Устройство защиты от присыпания с кабельной линией

Заявленное техническое решение относится к нефтяной промышленности, в частности к защите скважинных пакеров, через которые пропускаются различные кабельные линии, от механических примесей.
Известно устройство защиты надпакерного пространства от скапливания механических примесей (патент № 2163312, МПК F04F 5/14, E21B 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 невозможность применения конструкции совместно с кабельными линиями, а также незащищенность 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.
Наиболее близким аналогом является устройство защиты от присыпания (патент № 195581, МПК E21B33/128, E21B37/00, опубл. 31.01.2020 г.), включающее узел, установленный с возможностью запирания надпакерного пространства, отличающийся тем, что узел 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.
Главным недостатком данного устройства является отсутствие возможности перепуска кабельной линии через конструкцию устройства. При использовании совместно с кабельной линией и укладкой кабеля поверх устройства, возникает высокая вероятность пережатия кабеля и выхода его из строя. Также возникает возможность неравномерного прижатия уплотнительного элемента к стенкам скважины, что исключает выполнение его основных функций.
Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, является предотвращение воздействия на пакер, через который пропущена кабельная линия, механических примесей для сохранения его полноценного функционирования и последующего безаварийного облегченного срыва из скважины.
Техническим результатом, достигаемым при использовании данного решения, является повышение надежности работы пакерно-якорного оборудования с кабельным вводом и защита его от механических примесей во время работы в скважине. В качестве кабельной линии может применяться питающий кабель установки электроцентробежного насоса, геофизический кабель, оптоволоконный кабель связи, гидравлический канал, трубка для подачи различных химических реагентов или отвода газа из-под пакерного пространства.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство защиты от присыпания с кабельной линией, включающее узел, установленный с возможностью запирания надпакерного пространства и содержащий шток, на котором установлен уплотнительный элемент, упорную гайку, муфту, храповик, верхнюю и нижнюю втулки, соединенные между собой с помощью резьбы, причем храповик, верхняя и нижняя втулки установлены с возможностью перемещения вдоль оси устройства, верхняя втулка с помощью срезных штифтов соединена с муфтой, которая установлена на верхней части штока, а упорная гайка установлена на нижней части штока, а сам уплотнительный элемент состоит из двух составляющих частей, верхней и нижней, представляющих собой эластичные манжеты круглой формы, верхняя часть уплотнительного элемента закреплена на торце нижней втулки с возможностью перемещения вместе с нижней втулкой вдоль оси устройства, причем она имеет профиль сечения, дающий возможность плотно входить в нижнюю часть уплотнительного элемента, а сама нижняя часть уплотнительного элемента закреплена неподвижно между выступом, выполненным на штоке, и упорной гайкой, с возможностью изменения своей геометрии, при этом в обеих частях уплотнительного элемента выполнены пазы для пропускания кабельной линии, причем в верхней части уплотнительного элемента паз выполнен с зазором, а в нижней части уплотнительного элемента паз выполнен с возможностью плотной установки кабельной линии.
Выполнение уплотнительного элемента из двух частей позволяет осуществить более надежную защиту работы пакерно-якорного оборудования с кабельным вводом путем взаимодействия подвижной и неподвижной частей уплотнительного элемента.
Использование эластичных манжет круглой формы с пазом или проточкой под кабельную линию позволяет без каких-либо препятствий пропускать кабельную линию через устройство, фиксировать рабочее положение, при котором обеспечивается безопасная работа всей кабельной линии совместно с колонной насосно-компрессорных труб, и беспрепятственно удалять кабельную линию с колонной после ее полной отработки.
Техническая сущность предложенного технического решения поясняется следующими чертежами:
на фиг. 1 изображен разрез устройства защиты от присыпания с кабельной линией;
на фиг. 2 изображен внешний вид устройства защиты от присыпания с кабельной линией в рабочем положении;
на фиг. 3 изображен верхний уплотнительный элемент;
на фиг. 4 изображен нижний уплотнительный элемент.
Устройство защиты от присыпания с кабельной линией, представляющее собой узел для запирания надпакерного пространства, содержащий полый шток (1), на котором установлен уплотнительный элемент, состоящий из двух частей, верхней (2) и нижней (3), а также упорную гайку (4), которая выполняет дополнительную защитную функцию уплотнительного элемента при спуске, муфту (5), втулки (6 и 7), храповик (8) и срезные винты (9). Верхняя часть (2) уплотнительного элемента крепится к торцу нижней втулки (7), а нижний уплотнительный элемент прижат к выступу на штоке (1) упорной гайкой (4). Плотное прилегание втулок (6 и 7) к штоку (1) обеспечивается соответствующими уплотнениями (на чертеже не показаны). Шток (1) имеет ответную резьбу для гайки (4) и муфты (5), а также область с выступами для установки храповика (8). Втулки (6 и 7) связаны между собой резьбовым соединением, при этом во втулке (7) выполнен паз для размещения кабеля. Каждая из частей уплотнительного элемента (2 и 3) представляет собой эластичную манжету круглой формы с пазом под кабель. Паз в верхней части (2) уплотнительного элемента выполнен свободно по кабелю, а в нижней части (3) плотно обжимает кабель для его герметизации. Верхняя манжета (2) при движении совместно с нижней втулкой (7) перемещается вниз и заходит в нижнюю манжету (3) разжимая и увеличивая его наружный габарит до стенок эксплуатационной колонны скважины.
Устройство работает следующим образом.
Перед монтажом кабельной линии в пакерное оборудование, кабельная линия пропускается через уплотнительный элемент (2,3) устройства.
Далее проходит монтаж пакерного оборудования с кабелем.
Во втулке (6) устанавливаются срезные винты (9), подобранные посредством предварительного расчета на определенный перепад давления труба/затруб. В колонну насосно-компрессорной трубы (НКТ) устанавливается основная часть устройства с установкой уплотнительного элемента (2,3) с пропущенной кабельной линией и спускается в исходном транспортном положении (нижняя манжета (3) не подвержена деформации). Для посадки устройства необходимо достичь требуемого перепада давления труба/затруб. Как только требуемый перепад будет достигнут, произойдет срез винтов (9), втулки (6 и 7) с храповиком (8) переместятся в рабочее положение, также будет осуществлено перемещение в рабочее положение верхней манжеты (2). При этом кабельная линия останется внутри уплотнительного элемента (2,3). Храповый механизм (8) зафиксирует текущее положение устройства до момента извлечения. Извлечение оборудования осуществляется путем прямого натяжения колонны НКТ. В связи с тем, что уплотнительный элемент (2 и 3) представляет собой эластичные манжеты определенной геометрии, его разрушение в результате подъема оборудования на устье не вызывает препятствий и дополнительных сложностей.