БАШМАК ДЛЯ УСТАНОВКИ ПРОФИЛЬНОГО ПЕРЕКРЫВАТЕЛЯ В СКВАЖИНЕ
SHOE FOR PLACEMENT OF PROFILE SHUTTER IN WELL

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для установки профильных перекрывателей при изоляции ими зон осложнения бурения.
Известен башмак для установки профильных перекрывателей в скважинах (авт. свид. СССР №1712581, E21B 29/10, 33/13, 1992 г.), содержащий корпус с резьбой для соединения с перекрывателем и центральным каналом, в котором размещено седло с обратным шаровым клапаном, имеющее элементы для вывинчивания башмака из перекрывателя в виде торцевых пазов.
Недостатком известного башмака является невозможность осуществлять промывку скважины во время спуска перекрывателя и установочного оборудования в скважину, следствием чего является забивание внутренней полости перекрывателя и пространства за его наружной стенкой шламом, в результате чего становится невозможной установка перекрывателя или недоспуск до нужного интервала.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является башмак для установки профильного перекрывателя в скважине (патент РФ №2293172, E21B 29/10, 2007 г.), включающий корпус с центральным каналом, в котором герметично с возможностью ограниченного продольного перемещения размещен клапанный элемент с проходным каналом и ловильной головкой, выполненной сверху.
Недостатком этого башмака является низкая работоспособность, поскольку не всегда удается надежно присоединиться расширителем к башмаку из-за окалины, ржавчины и других механических примесей, оседающих на башмак при расширении перекрывателя и препятствующих ввинчиванию ниппельной резьбы башмака в муфтовую резьбу расширителя труб. Кроме того, вследствие попадания в шлицевое соединение окалины, ржавчины и других механических примесей, возможно, что не перекроются каналы прохождения жидкости, и это затруднит создание необходимого давления для расширения перекрывателя. Нижняя цилиндрическая часть профильного перекрывателя требует механической обработки, при этом не допускается неправильность формы, вмятин и забоин. Использование стандартной резьбы не позволяет применять любой необходимый диаметр цилиндрической части.
Техническими задачами изобретения являются расширение применения башмака, а именно в скважинах, где вращение колонны бурильных труб невозможно, повышение надежности установки башмака без механической обработки цилиндрической части профильного перекрывателя, позволяющее применять любой необходимый диаметр цилиндрической части с неправильностью формы, наличием вмятин и забоин, упрощение конструкции башмака, экономия времени на изготовление профильного перекрывателя и башмака.
Технические задачи решаются тем, что башмак для установки профильного перекрывателя в скважине включает корпус с центральным каналом, в котором герметично с возможностью ограниченного продольного перемещения размещен клапанный элемент с проходным каналом и ловильной головкой, выполненной сверху.
Новым является то, что корпус дополнительно оснащен роликами с осевыми отверстиями, а клапанный элемент ниже ловильной головки выполнен с конусной сужающейся вниз поверхностью с наружным ограничителем снизу, при этом корпус оснащен равномерно по периметру и высоте окнами с осями, расположенными в плоскостях, перпендикулярных оси корпуса, под отверстия роликов, диаметр которых превосходит диаметры осей на величину не менее максимально возможного радиального перемещения роликов, причем корпус выполнен с возможностью герметичного ввода в нижнюю часть профильного перекрывателя, при этом наружный диаметр роликов выполнен таким образом, что ролики имеют возможность одновременного взаимодействия с цилиндрической внутренней поверхностью нижней части профильного перекрывателя и с конусной сужающейся вниз поверхностью клапанного элемента.
В предлагаемой конструкции башмака не требуется механическая обработка цилиндрической части профильного перекрывателя, что позволяет применять любой необходимый диаметр цилиндрической части, при этом допускается неправильность формы, вмятины и забоины, допустимые размеры которых определяются радиальным перемещением роликов, что упрощает его применение.
На фиг.1 показан башмак, подготовленный к установке в цилиндрическую часть профильного перекрывателя (частичный разрез). На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. На фиг.3 показан башмак, установленный в цилиндрической части профильного перекрывателя (частичный разрез). На фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3.
Башмак (фиг.1) состоит из корпуса 1 с центральным каналом 2, в котором соосно - подвижно относительно его геометрической оси установлен клапанный элемент 3 с конусной сужающейся вниз поверхностью 4 с проходным каналом 5. Верхняя часть клапанного элемента 3 снабжена ловильной головкой 6, а нижняя - наружным ограничителем 7. Корпус 1 оснащен равномерно расположенными по периметру и высоте окнами 8 с осями 9 (фиг.2), расположенными в плоскостях, перпендикулярных оси корпуса 1 (фиг.1). В окнах 8 на осях 9 (фиг.2) установлены ролики 10 с отверстиями 11, диаметр которых больше диаметров осей 9 на величину не менее максимально возможного радиального перемещения роликов 10. Наружный диаметр роликов 10 увеличивается сверху вниз таким образом, что при взаимодействии с конусной сужающейся вниз поверхностью 4 диаметр 12 описанной окружности по выступающим частям роликов 10 из корпуса 1 одинаков. В верхней части корпуса 1 (фиг.3) расположены уплотнительные элементы 13, исключающие несанкционированный переток жидкости.
Работает башмак следующим образом.
Собранный башмак вводят в нижнюю цилиндрическую часть 14 (фиг.3) профильного перекрывателя, при этом корпус 1 с роликами 10 находится в нижней части клапанного элемента 3 и ролики 10 не касаются внутренней поверхности цилиндрической части 14 профильного перекрывателя. За счет перемещения конусной сужающейся вниз поверхности 4 клапанного элемента 3 в направлении извлечения башмака, удерживая при этом корпус 1 в неподвижном состоянии, добиваются касания роликов 10 (фиг.4) внутренней поверхности цилиндрической части 14 профильного перекрывателя. Зацепившись за наружный ограничитель 7 (фиг.3), используя приспособление (не показано), продолжаем перемещение клапанного элемента 3, не удерживая корпус 1 в неподвижном состоянии. За счет разницы внутреннего диаметра ролика 10 и диаметра оси 9 при перекатывании роликов 10 по конусной сужающейся вниз поверхности 4 клапанного элемента 3 диаметр 12 описанной окружности по выступающим частям роликов 10 увеличивается, деформируя всеми рядами роликов 10 (фиг.4) стенку цилиндрической части 14 профильного перекрывателя, то есть происходит заклинивание башмака. Спуск профильного перекрывателя производят с промывкой ствола скважины 15 (фиг.3) через проходной канал 5 до зоны осложнения бурения. Изоляция центрального канала 2 от полости скважины 15 производится уплотнительными элементами 13. По достижении перекрывателем интервала его установки включают второй буровой насос, в результате чего давление в системе возрастает. По мере возрастания давления в центральном канале 2 перекрывателя он расширяется до выправления его гофр и прижатия стенок к стенкам 16 скважины 15. Далее перекрыватель расширяют (например, дорном) до плотного прижатия его стенок к стенкам скважины (не показан). Захватный узел расширителя, подойдя к башмаку, захватывает ловильную головку 6 клапанного элемента 3. Используя вес колонны бурильных труб, производят дальнейшее выдавливание корпуса 1 с роликами 10 из цилиндрической части 14 профильного перекрывателя или подъем башмака. Подъем башмака перемещением клапанного элемента 3 заставляет ролики 10 прокатываться по конусной поверхности 4 клапанного элемента 3 в сторону уменьшения диаметра описанной окружности 12 выступающих роликов 10 из корпуса 1. Перемещение корпуса 1 (фиг.1) с роликами 10 продолжается до упора корпуса 1 в наружный ограничитель 7, то есть башмак подготовлен к извлечению из скважины и последующей установке в другой перекрыватель.
Предлагаемая конструкция съемного башмака позволяет производить спуск перекрывателя с прямой промывкой ствола скважины как в горизонтальных, так и в вертикальных скважинах, повысить надежность и работоспособность его за счет применения небольшого количества однотипных и технологичных в изготовлении деталей. Место установки башмака в перекрыватель не требует механической обработки цилиндрической части, что позволяет применять любой необходимый диаметр цилиндрической части, при этом допускается неправильность формы, вмятины и забоины, допустимые размеры которых определяются радиальным перемещением роликов, что упрощает его применение и снижает себестоимость изделия.