УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ МЕЖТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтегазодобывающей отрасли, а именно к устройствам для изоляции межтрубного пространства в скважинах при закачке жидкости, газа или изоляционных растворов под давлением для повышения нефтеотдачи пластов и при ремонтно-изоляционных работах.
Известно устройство (Каталог оборудования для эксплуатации газовых скважин. М. ЦИНТИХимкефтемаш 1982, стр.24-25). включающее полый корпус с радиальным отверстием, манжету, втулкутолкатель, размещенную на корпусе с возможностью взаимодействия с манжетой, конус, установленный на корпусе с возможностью осевого перемещения, цилиндр, соединенный с конусом, плашки с плашкодержателем, установленные на корпусе с возможностью выдвижения плашек в радиальном направлении при взаимодействии с конусом, храповик для фиксации втулки-толкателя относительно конуса и плашек с плашкодержателем, упорную гильзу, соединенную с корпусом над манжетой, и седло с шаром, помещенное в корпусе.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, сложность в изготовлении, высокая себестоимость, а главное недостаточно высокая надежность в работе из-за частого отказа основного узла устройства храповика, не обеспечивающего 100% жесткой фиксации втулки-толкателя относительно корпуса при установке устройства в скважине;
во-вторых, устройство необходимо комплектовать гидравлическим якорем сверху для предотвращения перемещения устройства вверх при закачке жидкости, газа или изоляционного раствора под давлением в скважину.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине (патент RU №2247223, МПК 7 Е 21 В 33/12, опуб. в бюл. №6 от 27.02.2005 г.), включающее полый корпус с рядом радиальных отверстий,. манжету, втулку-толкатель, размещенную на корпусе с возможностью взаимодействия с манжетой, конус, установленный на корпусе, цилиндр, соединенный с конусом, плашки с плашкодержателем, установленные на корпусе с возможностью выдвижения плашек в радиальном направлении при взаимодействии с конусом, седло и срезные винты, при этом в плашкодержателе выполнены дополнительные сквозные радиальные отверстия, в которых установлены шлипсы с возможностью выдвижения в радиальном направлении, внутренняя полость плашкодержателя сообщена с внутренней полостью корпуса рядом
радиальных отверстий, во втулке толкателе выполнены сквозные радиальные отверстия, в которых установлены шлипсы с возможностью выдвижения в радиальном направлении, причем втулка-толкатель жестко закреплена на корпусе, а ее внутренняя полость сообщена с межтрубным пространством под манжетой.
Недостатком данного устройства являются:
во-первых, сложность конструкции связанная с большим количеством узлов и деталей:
во-вторых, возможна не герметичная посадка устройства в скважине, так как манжета при посадке сжимается при определенной нагрузке за счет веса (разгрузки) труб в зависимости от ее твердости, при этом при большом весе труб манжета может быть пережата, а при малом недостаточно плотно прижаться к стенкам обсадной колонны, в связи с чем снижается надежность посадки.
Задачей полезной модели является снижение металлоемкости и повышении надежности посадки устройства в обсадной колонне скважины.
Поставленная задача решается устройством для изоляции межтрубного пространства в скважине, включающим полый корпус с рядом радиальных отверстий, манжету, втулку-толкатель, жестко размещенную на полом корпусе с возможностью взаимодействия с манжетой, конус, установленный на полом корпусе, плашки с плашкодержателем, установленные на полом корпусе с возможностью выдвижения плашек в радиальном направлении при взаимодействии с конусом, шлипсы, установленные в плашкодержателе с возможностью выдвижения в радиальном направлении, при этом внутренняя полость плашкодержателя сообщена с внутренней полостью полого корпуса рядом радиальных отверстий, упор-центратор, седло и срезные винты.
Новым является то, что манжета сверху и снизу оснащена, размещенными на полом корпусе, дополнительными уплотнительными элементами, твердость которых выше твердости манжеты.
На фигуре изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе перед установкой в скважине.
Устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине состоит из полого корпуса 1 с рядом радиальных отверстий 2, манжеты 3, втулки-толкателя 4, жестко размещенной на полом корпусе 1 с возможностью взаимодействия с манжетой 3, а также конуса 5, установленного на полом корпусе 1. Кроме того, на полом корпусе установлены плашки 6 с плашкодержателем 7 с возможностью выдвижения плашек 6 в радиальном направлении при взаимодействии с конусом 5.
Шлипсы 8, установленные в плашкодержателе 7 с возможностью выдвижения в радиальном направлении, при этом внутренняя полость 9 плашкодержателя 7 сообщена с внутренней полостью 10 полого корпуса 1 рядом радиальных отверстий 2.
Седло 11 закреплено в полом корпусе 1 посредством срезного элемента 12. Плашкодержатель 7 соединен с полым корпусом 1 с помощью срезных элементов 13. На нижнем конце жестко установлен упор-центратор 14.
Манжета 3 сверху и снизу оснащена размещенными на полом корпусе 1, дополнительными уплотнительными элементами 15 и 16 соответственно, твердость которых выше твердости манжеты 3.
Несанкционированные перетоки жидкости в процессе работы устройства исключаются уплотнительными элементами 17, 18 и 19.
Устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине работает следующим образом.
Устройство посредством муфты 20 присоединяют к колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 21 и спускают в обсадную колонну 22.
После спуска устройства на колонне НКТ 21 в обсадную колонну 22, с устья скважины в НКТ 21 бросают шар 23 на седло 11 и создают избыточное давление во внутренней полости 10 полого корпуса 1, которое через ряд радиальных отверстий 2 корпуса 1 передается на шлипсы 8, выдвигая их до упора в обсадную колонну 22. Величина создаваемого избыточного давления достаточна для заякоревания плашкодержателя 7 шлипсами 8 в обсадной колонне 22 и заведомо меньше давления среза винтов 12, удерживающих седло 13 с шаром 23. Не сбрасывая избыточного давления в НКТ 18 разгружают часть их веса на плашкодержатель 8, предварительно срезав винты 13. Конус 5 раздвигает плашки 6 и прижимает их к обсадной колонне 22, на которую фактически передается вся величина разгруженной части веса НКТ 21, при этом происходит увеличение осевой нагрузки на манжету 3, и при достижении определенной нагрузки, манжета 3 в следствии того, что ее твердость меньше твердости дополнительных уплотнительных элементов 15 и 16 принимает форму цилиндра, радиально расширяясь наружу и уплотняясь в обсадной колонне 22 по всей своей высоте, при этом втулка-толкатель 4 с полым корпусом 1, а также с сжимающимися дополнительными уплотнительными элементами 15 и 16 опускаются вниз, относительно находящихся в неподвижном состоянии остальных деталей устройства.
Колонну НКТ 19 полностью разгружают на устройство, при этом увеличиваются в диаметре уже дополнительные уплотнительные элементы 15 и 16 благодаря воздействию на них, соответственно нижнего торца втулки-толкателя 4 и верхнего торца конуса 5.
Благодаря специальной форме по площади контакта дополнительных уплотнительных элементов 15 и 16 с манжетой 3, дополнительные уплотнительные элементы 15 и 16 принимают формы конусов, утолщенных к манжете, поэтому дополнительные уплотнительные элементы 15 и 16, расположенные соответственно выше и ниже манжеты 3 выполняют функции опорных механизмов, предотвращающих сдвиг манжеты 3. По окончании разгрузки колонны НКТ 21 на устройство дополнительные уплотнительные элементы 15 и 16, также принимают форму цилиндров, расширяясь радиально наружу, и продолжают удерживать манжету 3, герметично прижимая ее к стенкам обсадной колонны 22.
Нагрузка, при которой происходит посадка устройства (герметичное прижатие манжеты 3 и дополнительных 15 и 16 уплотнительных элементов к стенкам обсадной колонны 22) зависит от твердости дополнительных уплотнительных элементов 15 и 16, которая подбирается исходя из ожидаемой нагрузки и от веса колонны НКТ 21 при ее разгрузке.
Далее повышают избыточное давление в НКТ 21 до среза винтов 12, при этом седло 11 с шаром 23 падает на забой скважины.
Устройство установлено и может быть использовано по своему назначению для изоляции межтрубного пространства между НКТ 21 и обсадной колонной 22 при проведении различных технологических операций в скважине по повышению нефтеотдачи пластов и ремонтно-изоляционных работах.
Предлагаемое устройство для изоляции межтрубного пространства в скважине имеет простую конструкцию, при этом посадка устройства в заданном интервале обсадной колонны происходит последовательно, поскольку сначала в обсадной колонне уплотняется манжета, а затем уплотняются дополнительные уплотнительные элементы, одновременно выполняющие роль опоры для манжеты, что повышает надежность посадки устройства.