Устройство изоляции негерметичности труб
PIPE LEAK ISOLATION DEVICE

Заявленное техническое решение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для герметизации аварийных обсадных труб и насосно-компрессорных труб (НКТ) при освоении, эксплуатации и ремонте скважин.
Известен способ проведения ремонтно-изоляционных работ в скважине (патент № 2423599, МПК E21B33/13, опубл. 10.07.2011), который включает глушение скважины, подъем на поверхность НКТ со скважинным оборудованием, обследование обсадной колонны с выявлением интервала негерметичности, установку на НКТ пакера, спуск в скважину НКТ со скважинным оборудованием, закачку блокирующего состава под давлением и введение скважины в рабочий режим. В качестве блокирующего состава используют гидрофобизирующую или гидрофобную жидкость, не меняющую своего агрегатного состояния в условиях эксплуатации. Пакер размещают на уровне ниже интервала негерметичности обсадной колонны, а блокирующий состав подают в пространство над пакером между обсадной колонной и НКТ при постоянном давлении. Прекращают подачу при повышении давления сопротивления подаче выше допустимого.
Недостатком данного технического решения является недостаточная надежность.
Известно герметизирующее устройство согласно способу ликвидации негерметичности в колонне труб (патент № 2498044, МПК E21B 29/02. E21B 33/10, опубл. 10.11.2013), которое включает деформируемый пластичный материал, заряд взрывчатого вещества с инициатором взрыва. Для этого внутри деформируемого пластичного материала располагают заряд взрывчатого вещества с инициатором взрыва. При этом герметизирующее устройство выполняют с возможностью свободного прохождения его внутри колонны труб, что обеспечивает доставку к негерметичному участку колонны труб, и с возможностью перекрытия негерметичности колонны труб, а инициатор взрыва соединяют с проводником инициирующего импульса взрывной сети, расположенной на поверхности.
Недостатком данного технического решения является также низкая надежность, а также опасность проводимых действий, которые могут привести к разрушению НКТ.
Наиболее близким аналогом является способ и система изоляции негерметичности эксплуатационной колонны труб (патент № 47956, МПК E21B33/12, опубл. 10.09.2005 г.), состоящая из нижнего и верхнего уплотняющих устройств, содержащих манжеты, соответственно, нижние и верхние, ограничивающие при фиксации участок негерметичности, и якорь, установленный в верхнем уплотняющем устройстве и размещенный выше верхней манжеты. Нижнее уплотняющее устройство содержит конус и упор с размещением нижней манжеты между ними, а ниже участка негерметичности установлен металлический пластырь, на верхнем крае которого расположен конус, верхнее уплотняющее устройство содержит фиксирующую втулку с резьбой с размещением верхней манжеты на ней, подвижную втулку с возможностями перемещения вдоль фиксирующей втулки и сопряжения с нажимной втулкой, в которой установлена пружинная разрезная гайка, имеющая резьбу для соединения с нажимной втулкой и резьбу, сопряженную с резьбой на фиксирующей втулке, а якорь выполнен с разламывающими сухарями, при этом пружинная разрезная гайка сопряжена с разламывающими сухарями якоря, кроме того, конус и упор, а также фиксирующая втулка и подвижная втулка соединены каждые друг с другом срезными штифтами.
Главным недостатком данного устройства является невозможность его применения внутри обсадных труб и НКТ ввиду того, что для его фиксации необходима установка металлического пластыря для обеспечения упора.
Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, является устранение негерметичности обсадных труб и НКТ, в составе которых имеются обратные клапаны, расположенные ниже зоны негерметичности, при механизированной добыче с применением электроприводных центробежных насосов (ЭЦН) и других компоновок, без демонтажа колонны труб.
Техническим результатом, достигаемым при использовании данного решения, является повышение срока активного функционирования обсадных труб и НКТ за счет повышения наработки оборудования без извлечения из скважины и без потерь добываемого продукта.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве изоляции негерметичности труб, состоящем из нижнего и верхнего гидроприводов, содержащих манжеты, соответственно, нижние и верхние, установленные с возможностью ограничения при фиксации участка негерметичности, каждый гидропривод состоит из ствола, причем верхний ствол соединен с одной стороны через муфту с переводником, а с другой стороны через муфту с патрубком, который связывает оба гидропривода между собой, соответственно нижний ствол с одной стороны соединен через муфту с переводником, соединенным в свою очередь с патрубком, а с другой стороны нижний ствол также через муфту соединен с клапаном, в полости которого установлены втулка, седло и шар, выполненный из растворяющегося материала, при этом на переводниках установлены транспортные манжеты с кольцами, а на стволах храповик с крышкой, корпус с крышкой и манжета.
Выполнение устройства из двух частей в виде гидроприводов, а также использование клапана с шаром, выполненным из растворяющегося материала, позволяет осуществить установку устройства и обеспечить изоляцию негерметичности труб без их извлечения из скважины, что повышает срок активного функционирования обсадных труб и НКТ.
Техническая сущность предложенного технического решения поясняется следующими чертежами:
- на фиг. 1 изображен разрез верхнего гидропривода устройства изоляции негерметичности труб;
- на фиг. 2 изображен разрез нижнего гидропривода устройства изоляции негерметичности труб;
- на фиг. 3 изображен внешний вид устройства изоляции негерметичности труб.
Устройство изоляции негерметичности труб содержит верхний и нижний гидропривод, соединенные между собой патрубком (1). Верхний гидропривод включает в свой состав ствол (2), соединенный через муфту (3) с переводником (4) и другой стороной через муфту (5) с патрубком (1). На переводнике (4) установлены транспортные манжеты (6) с кольцами (7). Под муфтой (3), на стволе (2) установлена крышка храповика (8), под которой находится храповик (9) и кольцо (10). Верхняя часть крышки (8) упирается в храповой механизм, взаимодействующий с ответной частью ствола (2), а нижняя часть крышки (8) с помощью резьбового соединения скреплена с верхней частью корпуса (11). Нижняя часть корпуса (11) соединена с помощью резьбового соединения с крышкой (12), которая упирается в манжету (13), а манжета (13) в муфту (5). При этом крышка (12) плотно установлена на стволе (2) упираясь своим торцом в выступающую часть ствола (2). Крышка храповика (8), храповик (9), кольцо (10), крышка (12) и манжета (13) установлены на стволе (2) с возможностью перемещения вдоль оси ствола на величину работы храпового механизма (9).
Нижний гидропривод включает в свой состав ствол (14), соединенный через муфту (15) с переводником (16), который, в свою очередь, соединен с патрубком (1). Другой стороной ствол (14) скреплен через муфту (17) с клапаном (18). На переводнике (16) установлены транспортные манжеты (19) с кольцами (20). Под муфтой (15), на стволе (14) установлена крышка храповика (21), под которой находится храповик (22) и кольцо (23). Нижняя часть крышки (21) упирается в храповой механизм, взаимодействующий с ответной частью ствола (14), а верхняя часть крышки (21) с помощью резьбового соединения скреплена с нижней частью корпуса (24), которая скреплена со стволом (14) с помощью срезных штифтов (25). Верхняя часть корпуса (24) соединена с помощью резьбового соединения с крышкой (26), которая упирается в манжету (27), а манжета (27) в муфту (15). При этом крышка (26) плотно установлена на стволе (14) упираясь своим торцом в выступающую часть ствола (14). Крышка храповика (21), храповик (22), кольцо (23) крышка (26) и манжета (27) установлены на стволе (14) с возможностью перемещения вдоль оси ствола на величину работы храпового механизма (22) после среза штифтов (25). В полости клапана (18) установлены втулка (28), седло (29) и шар (30), выполненный из растворяющегося материала. К клапану прикреплена крышка (31). Уплотнение деталей устройства осуществляется кольцами (32).
Устройство работает следующим образом.
Устройство в сборе с устройством запуска (лубрикатор) устанавливается верхним гидроприводом вперед на лубрикаторную задвижку устьевой арматуры. В устройство запуска подается давление от насосного агрегата. Под давлением жидкости, упирающейся в шар (30) клапана (18) устройство изоляции негерметичности перемещается внутри колонны НКТ, при этом объем жидкости ниже устройства изоляции негерметичности, до клапана обратного колонны НКТ, вытесняется через негерметичность в затрубное пространство. Для транспортировки устройства и обнаружения негерметичности служат транспортные манжеты (6, 19). Во время спуска, камера верхнего гидропривода соединена с полостью, ограниченную устройством, внутренним диаметром НКТ и транспортными манжетами (6,19). При достижении зоны негерметичности колонны внутренняя полость НКТ соединяется через негерметичность с затрубным пространством, возникает перепад давления. Резко падает давление в области между манжетами (6,19), внешней поверхностью устройства и внутренней поверхностью НКТ. За счет данного перепада вдоль ствола (2), вниз начинают двигаться подвижные части устройства (крышка храповика (8), храповик (9), кольцо (10), корпус (11) и крышка (12) до тех пор, пока манжета (13) плотно не зафиксируется на внутренней поверхности НКТ. Конус крышки (12) сжимает манжету (13) к торцу муфты (5) и герметизирует зону негерметичности сверху, фиксируется храповым устройством (9). После установки верхнего гидропривода происходит срез винтов (25) нижнего гидропривода: конус крышки (26) сжимает манжету (27) к торцу муфты (15) и происходит герметизация зоны негерметичности снизу, фиксируется храповым устройством (22). При дальнейшем повышении давления срезаются штифты (33) седла клапана (29). Срезные штифты (33) и шар (30) изготовлены, из растворяющегося со временем материала, позволяет исключить погрешность в расчетах количества используемых штифтов и обеспечивает уплотнение элементов от давления насоса ЭЦН. Шар (30) растворяется и открывает полный внутренний проход устройства. Извлечение устройства производится при замене колонны НКТ.