ТАМПОНАЖНАЯ ЖЕЛОНКА

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для установки цементных мостов, для изоляции продуктивных горизонтов и участков ствола скважин в процессе эксплуатации и ремонта скважин.
Известна «Желонка для установки разделительных мостов в скважине» (Патент РФ №2225933, МПК 7Е 21 В 27/02, опубл. Бюл. №8 от 20.03.2004 г.), включающая корпус, уплотнительный элемент, фиксатор и отцепной механизм, при этом в корпусе выполнены верхние и нижние технологические отверстия, а в нижней части корпус снабжен центратором, причем на корпусе с возможностью осевого и вращательного перемещения размещен упор с пружинными центраторами и кольцевой выборкой на внутренней поверхности, при этом уплотнительный элемент дополнительно снабжен пружинным ограничителем и наружной кольцевой проточкой, причем осевое перемещение уплотнительного элемента ограничивает фиксатор, состоящий из шлипсов и наружного стакана, при этом шлипсы вставлены в нижние технологические отверстия корпуса и взаимодействуют с наружной кольцевой проточкой уплотнительного элемента, а наружный стакан установлен на корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействует со шлипсами внутренней поверхностью, выполненной с переменным сечением, при этом наружный стакан зафиксирован относительно корпуса запорным элементом, а отцепной механизм, состоящий из стопоров и внутреннего стакана удерживает от осевого перемещения упор, причем стопоры вставлены в верхние технологические отверстия корпуса и взаимодействуют снаружи с кольцевой выборкой упора, а изнутри - с наружной поверхностью внутреннего стакана, закрепленного относительно корпуса фиксирующим элементом, при этом наружная поверхность стакана выполнена с переменным сечением.
Недостатками этого устройства являются:
во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, контактирующих друг с другом в процессе работы;
- во вторых, экономически не эффективно использовать эту желонку при проведении таких работ, как наращивание забоя или наращивание цементного моста, над ранее установленным разделительным мостом или пакером, поскольку в этом случае в скважине, кроме цементного моста в скважине остается и уплотнительный элемент, который в дальнейшем при разбуривании цементного моста, также необходимо разбурить, затрачивая на это дополнительное время и средства.
- в-третьих, сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом и как следствие высокой ее стоимости.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является «Тампонажная желонка» (Патент РФ на полезную модель №43301 МПК 7 Е 21 В 27/02 опубл. Бюл.1 №от 10.01.2005 г.), включающая корпус с центратором, уплотнительный элемент, отцепной механизм, состоящий из стопоров и внутреннего стакана, выполненного с переменным сечением, при этом на внутренней поверхности корпуса выполнены кольцевая выборка, а ниже продольные сквозные пазы, причем снизу корпус снабжен заглушкой с центральным отверстием, а уплотнительный элемент имеет возможность ограниченного перемещения вниз, при этом он снабжен центральным отверстием и сквозными радиальными каналами, в которые установлены стопоры, причем отцепной механизм расположен в нижней части корпуса, а его внутренний стакан пропущен сквозь центральное отверстие заглушки, причем сверху в транспортном положении он герметично посажен в центральном отверстии уплотнительного элемента и фиксирует стопоры в вышеуказанной кольцевой выборке корпуса, а в рабочем положении внутренний стакан перемещается вверх и освобождает стопоры, при этом от выпадения уплотнительного элемента и отцепного механизма в скважину предохраняет вышеупомянутая заглушка.
Недостатками этого устройства являются:
во-первых, в процессе спуска желонки в скважину на внутренний стакан сверху действует вес столба тампонажной смеси, поэтому при ее опорожнении необходим «плотный» упор, позволяющий воспринимать вышеуказанный вес, чего невозможно добиться при упоре в «рыхлый» забой или песчаный мост, что ведет к отказу ее в работе;
во-вторых, внутренний стакан не отцентрирован относительно внутренней поверхности корпуса, что в процессе опорожнения может привести к перекосу и заклиниванию стопоров (стальных шариков), и как следствие не срабатыванию желонки в требуемом интервале.
Технической задачей полезной модели является повышение работоспособности конструкции при опорожнении желонки в скважине.
Техническая задача решается предлагаемой тампонажной желонкой, включающей корпус с продольными сквозными пазами и кольцевую выборку на внутренней поверхности, заглушку с центральным отверстием, уплотнительный элемент с центральным отверстием и сквозными радиальными каналами, отцепной механизм, состоящий из стопоров и внутреннего стакана.
Новым является то, что кольцевая выборка корпуса выполнена ниже ее продольных сквозных пазов, напротив которых размещен уплотнительный элемент, снабженный сквозными пазами, а в отцепном механизме между стопорами и внутренним стаканам установлен шток, жестко соединенный с последним с возможностью осевого перемещения в рабочем положении, вставленный в центральное отверстие уплотнительного элемента и фиксирующий стопоры в кольцевой выборке корпуса в транспортном положении, при этом снизу шток снабжен радиальными окнами, в которые установлены плашки, контактирующие с внутренней поверхностью корпуса, а выше радиальных окон шток оснащен внутренней цилиндрической выборкой, причем внутренний стакан снизу снабжен наконечником.
На фигуре изображена предлагаемая тампонажная желонка в продольном разрезе.
Тампонажная желонка состоит из корпуса 1 с продольными сквозными пазами 2 и кольцевой выборкой 3 на внутренней поверхности. Внутри корпуса 1 напротив его сквозных пазов 2 установлен уплотнительный элемент 4, снабженный сверху манжетой 5 и центральным отверстием б снизу, а также сквозными радиальными каналами 7 и сквозными пазами 8 на боковой поверхности. При этом сквозные пазы 8 уплотнительного элемента 4, имеют гидравлическое сообщение посредством сквозных пазов 2 корпуса 1 со скважиной (на фиг. не показано). Стопоры 9, выполненные в виде стальных шариков, вставлены в радиальные каналы 7 уплотнительного элемента 4 и зафиксированы в кольцевой выборке 3 корпуса 1 в транспортном положении посредством штока 10. Шток 10 установлен между стопорами 9 и внутренним стаканом 11, причем с последним он соединен жестко с возможностью осевого перемещения в рабочем положении.
На наружной поверхности шток 10 снабжен радиальными окнами 12, в которые установлены плашки 13, контактирующие с внутренней поверхностью корпуса 1, а выше радиальных окон 12 шток 10 оснащен внутренней цилиндрической выборкой 14. Снизу на корпус 1 навернута заглушка 15, через центральное отверстие 16 которого пропущен внутренний стакан 11, снабженный снизу наконечником 17.
Тампонажная желонка работает следующим образом.
Тампонажную желонку в сборе (см. фигуру) заполняют расчетным объемом тампонажной смеси (на фигуре не показано), после чего на корпус 1 герметично наворачивают крышку 18, к которой сверху присоединяют геофизический кабель 19 и спускают в скважину. При этом в процессе спуска желонки в скважину жидкость, находящаяся в ней посредством продольных сквозных пазов 2 корпуса 1 и сквозных пазов 8 уплотнительного элемента 4 гидравлически сообщается с центральным отверстием 6 уплотнительного элемента 4.
Спуск желонки в скважину продолжают до упора наконечника 17 на забой или ранее установленный упор (на фигуре не показано) (например, песчаный или цементный мост). После этого желонку разгружают, при этом внутренний стакан 11 жестко соединенный с полым штоком 10 и детали 11, 13, 17 остаются на месте, в то время как сама желонка перемещается вниз, вытесняя скважинную жидкость из центрального отверстия 6 уплотнительного элемента 4. В определенный момент, когда верхний торец полого штока 10 воздействует изнутри на верхний торец уплотнительного элемента 4, осевое перемещение желонки вниз прекращается, и внутренняя цилиндрическая выборка 14 штока 10 оказывается напротив стопоров 9. На этом разгрузка желонки прекращается, но тампонажная смесь продолжает оставаться в корпусе 1.
Для опорожнения желонки ее медленно поднимают вверх посредством геофизического кабеля 19, при этом желонка начинает двигаться вверх относительно уплотнительного элемента 4, и деталей 10, 11, 13 и 17, которые остаются на месте, при этом стопоры 9, находящиеся напротив внутренней цилиндрической выборки 14 штока 10, выходят из кольцевой выборки 3 корпуса 1 и остаются внутри корпуса 1 во внутренней цилиндрической выборке 14 штока 10.
При дальнейшем подъеме желонки манжета 5 уплотнительного элемента 4 оказывается ниже продольных сквозных пазов 2 корпуса 1, при этом происходит опорожнение тампонажной смеси, которая начинает вытекать в скважину сквозь продольные сквозные пазы 2 корпуса 1. Подъем желонки относительно деталей 4, 10, 11, 13 и 17 продолжается до тех пор, пока плашки 13 своими нижними торцами не упрутся в заглушку 15.
В итоге в скважине остается цементный мост расчетный высоты, соответствующий объему тампонажной смеси, залитой в корпус 1 желонки. Далее тампонажную желонку полностью извлекают на поверхность.
Предлагаемая тампонажная желонка за счет повышения работоспособности благодаря более совершенной конструкции отцепного механизма позволяет сократить время на установку моста и исключить повторные работы по спуску желонки и тем самым сократить материальные и финансовые затраты на ремонт скважины.