УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОХРАНЕНИЯ КОЛЛЕКТОРСКИХ СВОЙСТВ ПЛАСТА

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения пластов с целью сохранения их коллекторских свойств при эксплуатации и ремонте скважин.
Известно устройство для восстановления коллекторских свойств пласта (патент РФ на полезную модель №48361 МПК 7 Е 21 В 43/25, 37/00), содержащее полый шток с кольцевым выступом, корпус с хвостовиком, пакер с расширяющим конусом, обратный клапан с седлом и уплотнительные элементы, при этом корпус соединен с расширяющим конусом с возможностью осевого перемещения вверх и взаимодействия с пакером снизу, а полый шток и хвостовик выполнены с радиальными каналами, причем полый шток и корпус в исходном положении зафиксированы соответственно сверху и снизу относительно расширяющего конуса срезными элементами, при этом полый шток дополнительно оснащен обратным клапаном и расположенной ниже заглушкой, выполненной с возможностью перемещения вверх и зафиксированной срезным винтом, а кольцевой выступ полого штока выполнен на внутренней поверхности, при этом седло обратного клапана расположено в верхней части расширяющего конуса, причем седло и кольцевой выступ в рабочем положении выполнены с возможностью взаимодействия соответственно с заглушкой и расширяющим конусом, радиальные каналы полого штока расположены в исходном положении между расширяющим конусом и кольцевым выступом.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для восстановления коллекторских свойств пласта (патент РФ на полезную модель №48203 МПК 7 Е 21 В 43/25), содержащее полый шток с кольцевым выступом, корпус с хвостовиком, пакер с расширяющим конусом, обратный клапан с седлом и уплотнительные элементы, и при этом корпус соединен с расширяющим конусом с возможностью осевого перемещения вверх и взаимодействия с пакером снизу, а полый шток и хвостовик выполнены с радиальными каналами, причем полый шток и корпус в исходном положении зафиксированы соответственно сверху и снизу относительно расширяющего конуса срезными элементами, при этом полый шток дополнительно оснащен технологическим клапаном, выполненной с возможностью ограниченного упором перемещения вверх и зафиксированным срезным винтом, а кольцевой выступ полого штока выполнен на внутренней поверхности, при этом седло обратного клапана герметично установлено в верхней части расширяющего конуса, причем седло обратного
клапана и кольцевой выступ в рабочем положении выполнены с возможностью взаимодействия соответственно с технологическим клапаном и расширяющим конусом, радиальные каналы полого штока расположены в исходном положении между расширяющим конусом и кольцевым выступом.
Как аналогу, так и прототипу присущи общие недостатки:
во-первых, в процессе спуска устройства в скважину возможно повреждение пакера, поскольку он выполнен в форме полого цилиндра, то вполне вероятно появление разрывов, царапин в следствии контакта с внутренними стенками скважины, и как результат не герметичная посадка пакера;
во-вторых, в процессе эксплуатации и ремонта скважины ее приходится останавливать, при этом устройство может воспринимать давление как снизу со стороны пласта, так и сверху давление столба жидкости в скважине над пакером, а это может со временем может привести к страгиванию пакера с места, и как следствие потере герметичности, что в конечном итоге снижает надежность работы устройства.
Технической задачей полезной модели является повышение герметичности посадки и надежности работы устройства за счет фиксации его в скважине.
Указанная техническая задача решается устройством для сохранения коллекторских свойств пласта, содержащим полый шток с кольцевым выступом, корпус с хвостовиком, пакер с расширяющим конусом, обратный клапан с седлом, герметично установленным в верхней части расширяющего конуса, при этом корпус соединен с расширяющим конусом с возможностью осевого перемещения вверх и взаимодействия с пакером снизу, а полый шток зафиксирован относительно расширяющего конуса, срезными элементами.
Новым является то, что пакер выполнен в виде бочкообразных уплотнений, а расширяющий конус на наружной поверхности снабжен двумя кольцевыми выступами между которыми на расширяющем конусе выполнена конусная поверхность сужающаяся сверху вниз, причем напротив первого кольцевого выступа установлен шлипсовый узел, состоящий из кольца, и соединенных с ним шлипсов подпружиненных внутрь, кроме того кольцо подпружинено вверх от верхнего торца первого кольцевого выступа, при этом нижний торец первого кольцевого выступа находится во взаимодействии с верхними торцами шлипсов, ограничивая их осевое перемещение вверх, причем над вторым кольцевым выступом на расширяющем конусе установлен подпружиненный внутрь разрезной конус, который в рабочем положении взаимодействует с конусной поверхностью расширяющего конуса и внутренней поверхностью шлипсов, при этом ниже второго кольцевого выступа на расширяющем конусе срезными элементами
зафиксирована втулка, жестко соединенная с разрезным конусом, и взаимодействующая снизу с пакером, при этом в рабочем положении втулка имеет возможность взаимодействия с нижним торцом второго кольцевого выступа, причем корпус снизу оснащен конусом, сужающимся сверху вниз, а хвостовик на наружной поверхности снабжен фигурным пазом, выполненным в виде соединенных между собой продольных короткого и длинного участков, а также установленную на хвостовике обойму с направляющим штифтом, который размещен в фигурном пазе, установленные в обойме по ее окружности плашки, подпружиненные в радиальном направлении с возможностью взаимодействия в рабочем положении с конусной поверхностью корпуса при продольном перемещении устройства с хвостовиком по траектории фигурного паза относительно подпружиненных плашек, обоймы и направляющего штифта.
На фигуре 1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.
На фигуре 2 изображена развертка фигурного паза, выполненного на хвостовике.
Устройство для сохранения коллекторских свойств пласта содержит полый шток 1 (см. фиг.1) с кольцевым выступом 2, корпус 3, на нижний конец которого навернут хвостовик 4, пакер 5 с расширяющим конусом 6. Пакер 5 выполнен в виде бочкообразных уплотнений, что исключает его разрыв в процессе спуска устройства в скважину. Расширяющий конус 6 герметично телескопически вставлен в корпус 3, причем пакер 5 установлен на нижнем конце расширяющего конуса 6. В верхней части расширяющего конуса установлен обратный клапан 7 с седлом 8, имеющим сквозные пазы 9. Полый шток 1 зафиксирован относительно расширяющего конуса 6 срезными элементами 10. Расширяющий конус 6 на наружной поверхности снабжен двумя кольцевыми выступами 11 и 12, между которыми на расширяющем конусе 6 выполнена конусная поверхность 13, сужающаяся сверху вниз. Снаружи напротив первого кольцевого выступа 11 установлен шлипсовый узел 14, состоящий из кольца 15, и соединенных с ним шлипсов 16 подпружиненных внутрь посредством пружинных пластин 17.
Кроме того, кольцо 15 подпружинено вверх посредством пружины 18 от верхнего торца первого кольцевого выступа 11. Нижний торец первого кольцевого выступа 11 находится во взаимодействии с верхними торцами шлипсов 16, ограничивая их осевое перемещение вверх. Над вторым кольцевым выступом 12 на расширяющем конусе 6 установлен подпружиненный внутрь разрезной конус 19, который в рабочем положении взаимодействует с конусной поверхностью 13 расширяющего конуса 6 и внутренней поверхностью шлипсов 16. Ниже второго кольцевого выступа 12 на расширяющем конусе 6 срезными элементами 20 зафиксирована втулка 21, жестко соединенная с разрезным конусом 19 посредством монтажных элементов 22.
Втулка 21 взаимодействует снизу с пакером 5. Кроме того, в рабочем положении втулка 21 имеет возможность взаимодействия с нижним торцом второго кольцевого выступа 12. Снизу корпус 3 оснащен конусом 23, сужающимся сверху вниз.
Хвостовик 4 на наружной поверхности снабжен фигурным пазом 24 (см. фиг.1 и 2), выполненным в виде соединенных между собой продольных короткого 25 (см. фиг.2) и длинного 26 участков. На хвостовике 4 установлена обойма 27 с направляющим штифтом 28, который размещен в фигурном пазе 24.
По окружности обоймы 27 (см. фиг.1) установлены плашки 29, подпружиненные в радиальном направлении посредством пружин 30.
Плашки 29 выполнены с возможностью взаимодействия в рабочем положении с конусной поверхностью 23 корпуса 3 при продольном перемещении устройства с хвостовиком 4 по траектории фигурного паза 24 относительно подпружиненных посредством пружин 30 плашек 29, обоймы 27 и направляющего штифта 28.
Устройство работает следующим образом.
На устье скважины (на фиг.1 и 2 не показано) направляющий штифт 28 (см. фиг.2) обоймы 27 устанавливают в верхнюю часть продольного короткого участка 25 фигурного паза 24, выполненного на наружной поверхности хвостовика 4 (см. фиг.1).
Затем устройство для сохранения коллекторских свойств пласта на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) (на фигуре не показано) спускают в скважину, предварительно на устье скважины, навернув нижний конец колонны НКТ к полому штоку 1 устройства. Достигнув интервала установки устройства, в котором пакер 5 должен находится на 5-10 метров выше продуктивного пласта (на фиг.1 и 2 не показан), устройство приподнимают примерно на 1 метр вверх и опускают вниз. В результате направляющий штифт 28 (см. фиг.2) перемещается из продольного короткого участка 25 фигурного паза 24 сначала в нижнюю часть продольного длинного участка 26, а затем при подъеме устройства в его верхнюю часть, при этом все детали устройства за исключением деталей 27, 28, 29, 30, остающихся на месте, благодаря контакту подпружиненных посредством пружин 30 (см. фиг.1) плашек 29 с внутренней стенкой скважины совершают возвратно-поступательное перемещение. При этом корпус 3 своим конусом 23, сужающимся сверху вниз входит в подпружиненные посредством пружин 30 плашки 29, раздвигая их наружу в радиальном направлении, прижимая их зубчатую часть к внутренней стенке скважины (на фиг.1 и 2 не показано).
Затем колонну НКТ, соединенную с полым штоком 1 разгружают на подпружиненные посредством пружин 30 плашки 29, которые уже зафиксировались на внутренней стенке скважины.
В результате этого расширяющий конус 6, телескопически герметично вставленный в корпус 3 сначала разрушает срезные элементы 20, а затем начинает перемещаться вниз относительно корпуса 3, при этом подпружиненный внутрь разрезной конус 19, расположенный на расширяющем конусе 6 вступает во взаимодействие с конусной поверхностью 13 последнего, при этом подпружиненный внутрь разрезной конус 19 расширяется наружу в радиальном направлении, причем расширяющий конус 6 продолжает опускаться вниз относительно корпуса 3.
В процессе движения вниз расширяющего конуса 6 втулка 21 под действием на нее сверху расходящегося радиально наружу разрезного конуса 19, с которым она соединена жестко посредством монтажных элементов 22, оказывает сверху воздействие на пакер 5, выполненный в виде двух бочкообразных уплотнений. В результате пакер 5 под воздействием втулки 21 сжимается и начинает прижиматься к внутренним стенкам скважины.
Разгрузку колонны НКТ, соединенной с полым штоком 1 продолжают, при этом разрезной конус 19, расходящийся радиально наружу своей наружной поверхностью вступает во взаимодействие с внутренней поверхностью шлипсов 16 шлипсового узла 14, а поскольку шлипсы 16 своими верхними торцами уперты в нижний торец первого кольцевого выступа 11, то шлипсы 16 под действием радиально расходящегося наружу разрезного конуса 19 расходятся также в радиальном направлении наружу.
Разгрузка колонны НКТ, соединенной с полым штоком 1 продолжают до тех пор, пока расширяющий конус 6 нижним торцом второго кольцевого выступа 12 не вступит во взаимодействие со втулкой 21, при этом разрушаются срезные элементы 10 и полый шток 1 кольцевым уступом 2 упирается в верхний торец расширяющего конуса 6. В этот момент, пакер 5 плотно прижмется к внутренним стенкам скважины, а шлипсы 16, разошедшиеся в радиальном направлении наружу под воздействием на них изнутри, также раздвигающегося радиально наружу разрезного конуса 19 и жестко фиксируются на внутренних стенках скважины. В результате устройство оказывается жестко зафиксированным на стенках скважины, что предохраняет пакер 5 от страгивания при восприятии им давлений жидкости. Затем спускают в скважину необходимое глубинонасосное оборудование (на фиг.1 и 2 не показано) и продолжают дальнейшую эксплуатацию скважины.
В процессе эксплуатации скважины добываемая жидкость из продуктивного пласта (на фиг.1 и 2 не показано) снизу поступает внутрь хвостовика 4 и далее по внутреннему пространству расширяющего конуса 6 поднимается вверх, при этом обратный клапан 7 поднимается вверх в седле 8 и добываемая жидкость по сквозным пазам 9 седла 8
поступает на прием глубинного насоса (на фиг.1 и 2 не показано), посредством которого добываемая жидкость извлекается на поверхность.
В случае остановки скважины по различным причинам (отключение электроэнергии, ремонт скважины) обратный клапан 7, находящийся в седле 8 предотвращает обратное поступление добываемой жидкости в продуктивный пласт, в связи с чем сохраняются коллекторские свойства продуктивного пласта.
Когда в процессе эксплуатации возникает необходимость работы с продуктивным пластом (промывка, обработка призабойной зоны пласта), то устройство извлекают из скважины. Для этого в скважину на канате или колонне НКТ (на фиг. не показано) спускают ловильный инструмент, например наружную труболовку и производят захват устройства сверху за наружную цилиндрическую поверхность 31 расширяющего конуса 6.
Натяжением ловильного инструмента перемещают расширяющий конус 6 вверх, при этом шлипсы 16 шлипсового узла 14 отходят от внутренней стенки скважины, сжимаясь радиально внутрь и воздействуя своей внутренней поверхностью на разрезной конус 19 снаружи, который также сжимается внутрь и по конусной поверхности 13 расширяющего конуса 6 опускаться вниз, освобождая устройство от фиксации в скважине.
Расширяющий конус 6 продолжают поднимать вверх, при этом сначала уплотнительный элемент 6 отходит от внутренних стенок скважины, а затем хвостовик 4 поднимается вверх относительно обоймы 27 с направляющим штифтом 28 и подпружиненными посредством пружин 30 шлипсами 29, остающихся на месте в следствии контакта шлипсов 29 с внутренними стенками скважины, при этом направляющий штифт 28 перемещается вниз по продольному длинному участку 26 (см. фиг.2) фигурного паза 24 и шлипсы 29 (см. фиг.1) выходят из взаимодействия с конусной поверхностью 23 корпуса 3.
В результате устройство распакеровано и свободно извлекается на поверхность.
Предлагаемое устройство обеспечивает повышение герметичности посадки за счет изготовления пакера в виде бочкообразных уплотнений, а надежность работы устройства связана с его жесткой фиксацией в скважине, что позволяет исключить страгивание пакера в процессе работы и тем самым увеличить срок службы устройства.