УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВ В СКВАЖИНЕ

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована в пакерующих устройствах для изоляции пластов при креплении нефтяных и газовых скважин.
Известно устройство, включающее корпус с отверстиями и каналами, цилиндрическую полость, поршень, сдвижную втулку со срезным штифтом (Патент RU 2068073, МПК Е21В 33/12, 1996 г.).
Недостатком данного устройства является сложность изготовления, низкая надежность и не возможность применения в пакерующих устройствах на обсадные колонны не больших типоразмеров (102; 114; 127 мм).
Известно устройство для изоляции пластов в скважине, включающее полый корпус с радиальным отверстием, перекрытым полым срезным штифтом, гидравлический пакер, кожух, установленный на корпусе и образующий с ним кольцевую полость, подпружиненную рабочую втулку (Патент RU 2182957, МПК Е21В 33/13, 2001 г.).
Недостатком данного устройства является сложность изготовления и не высокая надежность, связанная в т.ч. с трудностью изготовления пружины с необходимыми силовыми параметрами для возврата рабочей втулки в первоначальное положение из-за естественного конструктивного ограничения пространства по толщине, необходимого для размещения требуемой пружины, а также, наличием в конструкции пальца, который может быть разрушен при воздействии на него переключателя положений устройства в случае создания повышенного давления в скважине.
Известно устройство, включающее составной полый корпус с продольными пазами и радиальным отверстием, кожух, размещенный снаружи корпуса и образующий с ним кольцевую полость, запорную втулку и узел защиты от преждевременного срабатывания (Патент RU 2435934, МПК Е21В 33/12, 2010 г.).
Недостатком данного устройства является наличие двух втулок, выполняющих фактически одну и ту же функцию, - перекрытие канала подвода жидкости в пакер по достижении определенного значения давления, а также, наличие вспомогательных деталей (тяг) между этими втулками, что усложняет конструкцию. В устройствах на обсадные колонны небольших типоразмеров (102; 114 мм) сложно обеспечить надежность соединения тяг с втулками.
Большое количество сопряжении связанных между собой деталей, часть из которых является, по условиям работы, подвижными, предъявляет повышенные требования к качеству изготовления деталей, что удорожает конструкцию. Кроме того, выталкивание поршня из отверстия полого срезного штифта за счет только деформации уплотнительного элемента не гарантирует срабатывание, т.к. зависит от наличия зазора между уплотнительным элементом и корпусом пакера, материала уплотнительного элемента пакера и полноты заполнения внутреннего пространства всего пакерующего устройства жидкостью при сборке.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции и повышение ее надежности.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для изоляции пластов в скважине, включающее составной полый корпус с радиальным отверстием, в котором размещен поршень, ограничитель поршня от осевого перемещения в виде полого срезного штифта или сдвижной втулки со срезным штифтом, кожух, установленный снаружи составного полого корпуса и образующий с ним кольцевую полость, гидравлически связанную с полостью уплотнительного элемента пакера и запорную втулку, расположенную в кольцевой полости, согласно полезной модели, в кольцевой полости размещена компенсационная втулка, а между ней и запорной втулкой в кожухе выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, в составном полом корпусе или в кожухе выполнен, по меньшей мере, один продольный канал, герметично изолированный по диаметру составного полого корпуса или кожуха, с открытыми концами, расположенными по обе стороны от компенсационной втулки, причем запорная втулка зафиксирована от осевого перемещения элементом, по меньшей мере, одним, разрушающимся при достижении определенного по величине давления в полости уплотнительного элемента пакера и имеющая возможность изоляции этой полости от внутренней полости устройства за счет перекрытия одного из открытых концов канала.
Кроме того:
в канале может быть размещена полая трубка;
запорная втулка может быть снабжена фиксатором конечных положений.
Преимуществом предлагаемой конструкции является то, что в составном полом корпусе выполнен канал (в качестве альтернативы может быть выполнен и в кожухе с обеспечением одного и того же технического результата), соединяющий кольцевую полость с полостью уплотнительного элемента пакера, который может быть перекрыт непосредственно запорной втулкой в случае среза разрушающегося элемента, которым она зафиксирована, при достижении определенного давления в полости уплотнительного элемента пакера, что упрощает существующую конструкцию, уменьшает число сопрягаемых деталей. Преимуществом является введение компенсационной втулки и радиального отверстия в кожухе между ней и запорной втулкой, через которое повышенное давление в затрубном пространстве, и далее через компенсационную втулку передается на поршень, поэтому обеспечивает перемещение поршня во внутреннюю полость устройства и открытие доступа жидкости к уплотнительному элементу пакера при выполнении заданных технологических операций в скважине по приведению устройства в действие.
На фигуре изображен общий вид устройства в транспортном положении.
Устройство состоит из составного полого корпуса 1 с радиальным отверстием 2, в котором размещен полый срезной штифт 3, выступающий во внутреннюю полость А и поршень 4, кожуха 5 с радиальным отверстием 6, образующего с составным полым корпусом 1 кольцевую полость Б, запорной втулки 7, которая может быть зафиксирована относительно составного полого корпуса 1 или кожуха 5, разрушающимся элементом 8 и компенсационной втулки 9. В составном полом корпусе 1 выполнен продольный канал 10.
Устройство включает в себя пакер гидравлического действия с уплотнительным элементом (на фигуре условно не показан).
Герметизация контактных поверхностей деталей устройства обеспечивается уплотнительными кольцами 11 (на фигуре отмечено одно из них).
Вместо полого срезного штифта 3 в качестве ограничителя осевого перемещения поршня 4 во внутреннюю полость А, может быть применена сдвижная втулка со срезным штифтом, которая устанавливается во внутреннем диаметре составного полого корпуса 1 под поршнем 4. В случае использования в качестве уплотнительного элемента пакера металлического элемента высокой пластичности, требующем значительной величины давления для его пакеровки, поршень 4 может не использоваться. В этом случае полый срезной штифт 3 или сдвижная втулка со срезным штифтом выполняются с условием обеспечения герметичности кольцевой полости Б относительно внутренней полости А.
Устройство работает следующим образом.
После спуска, например, обсадной колонны с данным устройством в скважину, с устья скважины производят закачку расчетного объема тампонажного раствора и пускают цементировочную пробку (на фигуре не показана), которая срезает полый срезной штифт 3 или смещает сдвижную втулку с последующим разрушением ее срезного штифта (на фигуре не показана) в случае ее использования вместо полого срезного штифта, освобождая тем самым поршень 4 от упора. После окончания процесса цементирования и посадки цементировочной пробки на «стоп»-кольцо (на фигуре не показано), избыточное давление в обсадной колонне снижают и жидкость из затрубного пространства скважины, находящаяся под избыточным давлением, например, со стороны столба тампонажного раствора над устройством, проникая через радиальное отверстие 6 в кожухе 5, смещает компенсационную втулку 9 в сторону радиального отверстия 2 в составном полом корпусе 1 и перемещает поршень 4 во внутреннюю полость А, тем самым гидравлически соединяя ее с кольцевой полостью Б и полостью уплотнительного элемента пакера.
Для приведения уплотнительного элемента пакера в действие (запакеровки в скважине), создают необходимое избыточное давление в обсадной колонне с устья скважины, по достижении которого разрушающийся элемент 8 срезается и запорная втулка 7 смещаясь условно вверх за счет разности давлений, действующих на ее торцевые поверхности, перекрывает один из открытых концов продольного канала 10 составного полого корпуса 1, закрывая доступ жидкости из кольцевой полости Б составного полого корпуса 1 в полость уплотнительного элемента пакера (на фигуре не показан).
Таким образом, выполнение предлагаемой полезной модели с вышеуказанными отличительными признаками в совокупности с известными Признаками позволяет получить более простое в изготовлении устройство для изоляции пластов в скважине с повышенной надежностью его работы.