УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОСТАВКИ ТАМПОНАЖНОЙ СМЕСИ В СКВАЖИНУ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при ремонте скважин с целью разобщения или временного отключения пластов установкой цементных мостов в скважине.
Известно «Устройство для доставки компонентов смеси в скважину» (авторское свидетельство №1165767, МПК 7 Е 21 В 33/132, опубл. в бюл. №25 от 07.07.1985 г.). содержащее корпус, помещенные в нем контейнер для основного компонента, контейнер для ускорителя схватывания и затвор, сливную трубу для ускорителя схватывания с помещенным в нее поршнем-шплинтом, контейнер для основного компонента смеси, который размещен под контейнером для ускорителя схватывания и выполнен с боковой откидной крышкой на шарнирах, при этом затвор выполнен с серьгой под поршень-шплинт и стопорящим наружным буртиком под боковую откидную крышку, при этом боковая откидная крышка подпружинена относительно неподвижной стенки контейнера для основного компонента.
Недостатками данной конструкции являются:
Устройство обладает следующими недостатками:
- во-первых, сложность конструкции в работе, требующей определенной последовательности срабатывания зависящих друг от друга узлов и деталей.
- во-вторых, сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является «Устройство для доставки сыпучих материалов в скважину» ( патент РФ на полезную модель №43300, МПК 7 Е 21 В 27/02, опубл. в бюл. №1 от 10.01.2005 г.). содержащее желонку с удаляемой крышкой, расположенной в донной части желонки, при этом крышка зафиксирована расположенными в ее гнездах шариками, удерживаемыми внутренней поверхностью подвижной втулки, имеющей в нижней части карманы для входа в них шариков при принудительном перемещении втулки для удаления освободившейся крышки, при этом крышка зафиксирована к втулке гибкой связью, при этом наружная поверхность желонки снабжена жесткими центраторами, а во внутрь желонки после заполнения ее сыпучим материалом устанавливается манжета, при этом крышка оснащена уплотнительным элементом, а сверху на желонку наворачивается наконечник, в котором выполнены сквозные отверстия, по которым внутреннее пространство желонки над манжетой
заполняется скважинной жидкостью в процессе спуска устройства в скважину, кроме того скважинная жидкость создает дополнительное давление на манжету в процессе опорожнения желонки.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, низкая надежность работы устройства, связанная с тем, что в процессе опорожнения желонки, доставляемый в скважину материал высыпается в скважину непосредственно на крышку, что при подъеме ведет к обрыву гибкой связи и как следствие выпадению крышки и шариков в скважину.
во-вторых, столба жидкости лишь частично оказывает давление на манжету и этого может быть не достаточно для принудительного вытеснения материала из желонки, поэтому возможно лишь частичное опорожнение материала в скважину, при этом остальной материал остается внутри желонки и извлекается на поверхность, в связи с чем снижается эффективность работы устройства.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности и эффективности работы устройства.
Техническая задача решается предлагаемым устройством для доставки тампонажной смеси в скважину, содержащим желонку с крышкой, расположенной в донной части желонки, втулку, которая расположена на нижнем конце желонки, уплотнительный элемент, наконечник со сквозными отверстиями сверху навернутый на желонку.
Новым является то, что втулка снизу снабжена сегментом и жестко зафиксирована на желонке, при этом крышка зафиксирована относительно нижнего торца желонки с одной стороны поворотным шарниром, соединенным с втулкой, а с противоположной стороны крышка зафиксирована выступом коромысла, шарнирно соединенного с вилкой на торце сегмента втулки, причем на нижнем конце коромысла и вилки установлен рычаг с опорным колесом снизу, при этом с вилкой рычаг соединен шарнирно, а снизу в коромысле выполнен продольный сквозной паз, в котором размещен палец жестко соединенный с рычагом, при этом уплотнительный элемент прикреплен к крышке сверху и выполнен в виде тарельчатой манжеты, при этом желонка на наружной поверхности снабжена самоуплотняющейся манжетой, жестко закрепленной на ней упорами, причем желонка снабжена радиальными отверстиями, напротив которых герметично установлена подвижная втулка, зафиксированная в исходном положении в желонке пружинным кольцом, при этом внутри желонки на верхнем уровне тампонажной смеси установлена резиновая пробка, взаимодействующая с подвижной втулкой в рабочем положении, причем на нижнем конце желонки выполнен внутренний кольцевой выступ, ограничивающий осевое перемещение подвижной втулки вниз в рабочем положении.
На фигуре изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе. Устройство для доставки тампонажной смеси в скважину содержит желонку 1 с крышкой 2, втулку 3, снабженную снизу сегментом 4. Втулка 3 расположена на нижнем конце желонки 1 и жестко зафиксирована на ее наружной поверхности. Крышка 2 зафиксирована относительно нижнего торца желонки 1 с одной стороны поворотным шарниром 5, соединенным с втулкой 3 посредством пластины 6, а с противоположной стороны крышка 2 зафиксирована выступом 7 коромысла 8, шарнирно соединенного посредством заклепки 9 с вилкой 10 на торце сегмента 4 втулки 3. На нижнем конце коромысла 8 и вилки 10 установлен рычаг 11 с опорным колесом 12 снизу. Вилка 10 с рычагом 11 соединены шарнирно посредством заклепки 13.
Снизу в коромысле 8 выполнен продольный сквозной паз 14, в котором размещен палец 15 жестко соединенный с рычагом 11. Уплотнительный элемент 16 выполнен в виде тарельчатой манжеты и прикреплен к крышке 2 сверху посредством крепежных элементов 17. Сверху на желонку 1 навернут наконечник 18, снабженный сквозными отверстиями 19. Желонка 1 на наружной поверхности снабжена самоуплотняющейся манжетой 20, жестко закрепленной на ней сверху и снизу соответственно упорами 21 и 22.
Желонка 1 снабжена радиальными отверстиями 23, напротив которых герметично установлена подвижная втулка 24, зафиксированная в исходном положении в желонке 1 пружинным кольцом 25. Внутри желонки 1 на верхнем уровне тампонажной смеси 26, доставляемой в скважину (на фиг. не показано) установлена резиновая пробка 27, взаимодействующая с подвижной втулкой 24 в рабочем положении.
На нижнем конце желонки 1 выполнен внутренний кольцевой выступ 28, ограничивающий осевое перемещение подвижной втулки 24 вниз в рабочем положении.
Устройство работает следующим образом.
На устье (на фигуре не показано) скважины 29 крышку 2 желонки 1 устанавливают в транспортное положение. Для этого на крышку 2 устанавливают уплотнительный элемент 16 и фиксируют его на крышке 2 посредством крепежных элементов 17. Затем поворачивают крышку 2 относительно поворотного шарнира 5, соединенного со втулкой 3 до закрытия дна желонки 1. После этого выступом 7 коромысла 8 фиксируют крышку 2 в закрытом состоянии. Заполняют желонку 1 необходимым количеством тампонажной смеси 26 в зависимости от предполагаемой высоты цементного моста в скважине, образующегося после опорожнения устройства на фиг. не показано). Затем сверху в желонку вставляют резиновую пробку 27, которую нижним торцом упирают в тампонажную смесь 26. Далее сверху на желонку 1 наворачивают наконечник 18, соединив последний с геофизическим кабелем 30 и спускают устройство в скважину 29.
В процессе спуска устройства в скважину 29 , находящаяся в ней жидкость свободно перетекает снизу вверх, сжимая воротник самоуплотняющейся манжеты 20 внутрь.
При достижении устройством интервала опорожнения, в качестве которого может служить забой скважины или ранее установленный упор (пакер, цементный мост) ( на фиг. не показано) и взаимодействия опорного колеса 12 рычага 11 с упором происходит угловое перемещение рычага 12 вверх относительно заклепки 13 и вилки 10, при этом палец 15 жестко соединенный с рычагом 11 перемещается в продольном сквозном пазу 14 коромысла 8 вниз. В следствии перемещения пальца 15 вниз происходит поворот коромысла 8 относительно заклепки 9, при этом нижняя часть коромысла 8 перемещается радиально внутрь, а верхняя часть коромысла 8 перемещается наружу. Как только палец 15 по продольному сквозному пазу 14 коромысла 8 опустится вниз, то выступ 7 коромысла 8 перестает фиксировать крышку 2. В следствии этого, крышка 2 под весом материала, находящегося в желонке 1 открывается (поворачивается вниз посредством пластины 6 относительно шарнира 5, соединенного со втулкой 3).
Устройство медленно начинают поднимать вверх, при этом столб жидкости находящийся в скважине воздействует сверху на воротник самоуплотняющейся манжеты 20, плотно прижимая его к внутренним стенкам скважины, и на верхний торец резиновой пробки 27, попадая туда через сквозные отверстия 19 наконечника 18. При этом резиновая пробка 27 воспринимает давление всего столба жидкости, находящегося в скважине над устройством. При низком уровне жидкости над устройством в скважину можно долить жидкость с целью гарантированного опорожнения тампонажной смеси 26 из желонки 1. Поскольку крышка 2 открылась, то тампонажная смесь 26, находящаяся внутри желонки 1 начинает вытекать в скважину, при этом резиновая пробка 27 под действием столба жидкости в скважине опускается вниз, и в определенный момент резиновая пробка 27 вступает во взаимодействие с подвижной втулкой 24. Пружинное кольцо 25, фиксирующее подвижную втулку 24 относительно желонки 1 сжимается и подвижная втулка 24 вместе с пружинным кольцом 25 опускаются вниз до взаимодействия нижнего торца подвижной втулки 24 с внутренним кольцевым выступом 28 желонки 1, ограничивающим дальнейшее осевое перемещение вниз подвижной втулки 24, при этом открываются радиальные отверстия 23 желонки 1, и находящийся над резиновой пробкой 27 столб жидкости устремляется в пространство под самоуплотняющееся манжетой 20, обеспечивая перетекание жидкости сверху вниз при подъеме устройство и исключая подъем столба жидкости на поверхность. Далее устройство извлекается на поверхность.
Предлагаемое устройство для доставки тампонажной смеси в скважину обладает достаточной надежностью в работе за счет фиксирующейся крышки с поворотным шарниром,
а повышение эффективности устройства в работе связано с принудительным вытеснением материала из желонки достигаемым наличием самоуплотняющейся манжеты установленной на желонке, что в конечном счете позволяет избежать повторных работ в скважине, а также снизить материальные и финансовые затраты.