УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОЛОСТИ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при строительстве и ремонте скважин для перекрытия внутреннего пространства скважины.
Известно устройство для перекрытия внутренней полости колонны труб в скважине (патент RU №2082870 МПК 7 Е 21 В 33/12, опубл. в 1997 г.), включающее связанный посредством резьбы с колонной труб цилиндрический корпус с центральным осевым каналом, внутренней кольцевой проточкой, перемычкой со сквозными каналами и гидравлической камерой. Внутри корпуса установлен уплотнительный элемент с осевым каналом, имеющим коническую внутреннюю поверхность. В осевом канале уплотнительного элемента размещена распорная пробка с ответной наружной поверхностью и жестко связанный с распорной пробкой шток с радиальным каналом. В последнем размещен разрушаемый элемент.
К недостаткам данного устройства следует отнести недостаточную надежность при воздействии на него значительных перепадов давления, так как устройство удерживается в обсадной колонне только за счет силы трения уплотнительного элемента.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для перекрытия внутренней полости колонны труб (патент RU №2280756 МПК 7 Е 21 В 33/12 опубл. в бюл. №21 от 27.07.2006 г.), включающее цилиндрический корпус с центральным осевым каналом, внутренней кольцевой проточкой, перемычкой со сквозными каналами и гидравлической камерой, уплотнительный элемент с осевым каналом, имеющим коническую внутреннюю поверхность, установленную в осевом канале уплотнительного элемента распорную пробку с ответной наружной поверхностью, жестко связанный с распорной пробкой шток с радиальным каналом и размещенный в последнем разрушаемый элемент, при этом устройство снабжено кольцевым фигурным поршнем, сухарями и разрезным кольцом, причем уплотнительный элемент в верхней части выполнен с радиальными пазами, при этом сухари размещены в радиальных пазах уплотнительного элемента с возможностью взаимодействия с распорной пробкой, а фигурный поршень установлен во внутренней кольцевой проточке корпуса с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и взаимодействия с сухарями, причем сухари связаны между собой и с фигурным поршнем с помощью разрезного
кольца, при этом гидравлическая камера образована внутренней поверхностью кольцевой проточки в корпусе, нижним торцом перемычки, верхним торцом фигурного поршня и боковой поверхностью штока, причем распорная пробка выполнена в виде двух соосных конусов, соединенных своими большими основаниями, причем верхний конус выполнен ступенчатым и имеет в верхней части грани, плоскости которых могут взаимодействовать с сухарями.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством деталей (кольцевой фигурный поршень, сухари, пружинное разрезное кольцо), кроме того, для изготовления уплотнительного элемента, имеющего в верхней части радиальные пазы, необходима пресс-форма сложной конфигурации;
во-вторых, устройство не извлекается, а разбуривается, на что затрачивается большое количество времени, чем на извлечение, а это дополнительные материальные и финансовые затраты.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства с возможностью извлечения после проведения работ.
Поставленная задача решается устройством для перекрытия внутренней полости обсадной колонны, включающим цилиндрический корпус с центральным осевым и сквозными каналами, гидравлическую камеру, уплотнительный элемент с осевым каналом, шток с радиальным каналом, в котором размещен разрушаемый элемент, распорную пробку, жестко соединенную со штоком снизу.
Новым является то, что уплотнительный элемент размещен на штоке, при этом в цилиндрическом корпусе выполнены радиальные каналы, в которые установлены подпружиненные сухари, выполненные в виде цилиндров и имеющие возможность радиального перемещения наружу и взаимодействия с обсадной колонной в рабочем положении, причем сквозные каналы цилиндрического корпуса сообщаются с гидравлическими камерами, образованными радиальными каналами цилиндрического корпуса и размещенными в них подпружиненными сухарями, при этом цилиндрический корпус напротив сквозных каналов снабжен внутренней кольцевой проточкой, с которой сообщается гидравлический канал, выполненный в штоке, причем на наружной поверхности штока выполнена кольцевая выборка, в которой установлено стопорное разрезное кольцо, фиксирующееся во внутренней кольцевой проточке цилиндрического корпуса в рабочем положении, при этом шток сверху снабжен наружным кольцевым уступом, взаимодействующим с ловильным инструментом при извлечении.
На фигуре изображено предлагаемое устройство для перекрытия внутренней
полости обсадной колонны.
Устройство для перекрытия внутренней полости обсадной колонны 1 включает цилиндрический корпус 2 с центральным осевым 3 и сквозными каналами 4, уплотнительный элемент 5 с осевым каналом 6, шток 7 с радиальным каналом 8, в котором размещен разрушаемый элемент 9, распорную пробку 10, жестко соединенную со штоком 7 снизу. Уплотнительный элемент 5 установлен на штоке 7. В цилиндрическом корпусе 2 выполнены радиальные каналы 11, в которые установлены подпружиненные сухари 12, выполненные в виде цилиндров и имеющие возможность радиального перемещения наружу и взаимодействия с обсадной колонной 1 в рабочем положении.
Сквозные каналы 4 цилиндрического корпуса 2 сообщаются с гидравлическими камерами 13, которые образованы соответствующими радиальными каналами 11 цилиндрического корпуса 2 и размещенными в них соответствующими подпружиненными сухарями 12. Цилиндрический корпус 2 напротив сквозных каналов 4 снабжен внутренней кольцевой проточкой 14, с которой сообщается гидравлический канал 15, выполненный в штоке 7. На наружной поверхности штока 7 выполнена кольцевая выборка 16, в которой установлено стопорное разрезное кольцо 17, фиксирующееся во внутренней кольцевой проточке 14 цилиндрического корпуса 2 в рабочем положении. Шток 7 сверху снабжен наружным кольцевым уступом 18, взаимодействующим с ловильным инструментом (на фиг. не показано) при извлечении устройства.
Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительным элементом 18, 19 и 20. Вспомогательные крепежные и фиксирующие элементы на фигуре не показаны.
Устройство работает следующим образом.
Устройство на конце колонны труб 22 (например, на колонне насосно-компрессорных труб) спускают на требуемую глубину в обсадную колонну 1. Затем во внутренней полости колонны труб 22, за счет закачки в нее жидкости с помощью насосного агрегата, размещенного на устье скважины, создается расчетная величина избыточного давления. Давление жидкости по гидравлическому каналу 15 штока 7 и далее через сквозные каналы 4 попадает в гидравлические камеры 13, откуда передается на подпружиненные сухари 12 цилиндрического корпуса 2, при этом подпружиненные сухари 12 перемещаются радиально наружу и вступают во взаимодействие с обсадной колонной 1. После этого, не сбрасывая избыточное давление в устройстве, осуществляют плавное натяжение колонны труб 22 вверх, при этом создаваемое усилие передается на шток 7 и распорную пробку 10, при этом за счет того, что цилиндрический корпус 2
благодаря подпружиненным сухарям 12 зафиксирован на внутренних стенках обсадной колонны, шток 7 и распорная пробка 10 перемещаются вверх, сжимая уплотнительный элемент 5, который плотно прижимается к внутренним стенкам обсадной колонны 1.
Натяжение колонны труб 22 вверх продолжают до тех пор, пока не срежется разрушаемый элемент 9, находящийся в радиальном канале 8 штока 7, при этом стопорное разрезное кольцо 17, размещенное в кольцевой выборке 16 фиксируется во внутренней кольцевой проточке 14 цилиндрического корпуса 2, удерживая уплотнительный элемент 5 в рабочем положении.
После среза разрушаемого элемента 9 колонна труб 22 оказывается отцепленной от устройства, которое остается внутри обсадной колонны 1. Таким образом, внутренняя полость обсадной колонны 1 оказывается надежно разобщенной. В случае необходимости установленное в обсадной колонне 1 устройство может быть извлечено.
С этой целью в обсадную колонну 1 на колонне труб спускают ловильный инструмент (например, наружную труболовку) (на фиг. не показано) и производят захват за нижний торец наружного кольцевого уступа 18 штока 7, и разгрузкой колонны труб с ловильным инструментом на устройство срывают стопорное разрезное кольцо 16 из внутренней кольцевой проточки 14 цилиндрического корпуса 2, при этом шток 7 опускается вниз относительно цилиндрического корпуса 2, а уплотнительный элемент 5 за счет сил упругости отходит от внутренних стенок обсадной колонны 1. После чего устройство полностью извлекают на поверхность.
Предлагаемое устройство для перекрытия внутренней полости обсадной колонны имеет простую конструкцию, кроме того, оно может быть извлечено после проведения работ, а не разбурено, что позволяет сэкономить материальные и финансовые затраты.