УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕССОВКИ КОЛОННЫ ТРУБ В СКВАЖИНЕ

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для опрессовки колонны труб в скважине.
Известна система для опрессовки эксплуатационной колонны (Патент RU №2232248 МПК 7Е 21 В 17/00, опубл. 10.07.2004 г. БИ №19), состоящая из спускоподъемного устройства, энергопитающего устройства с приводом возвратно-поступательного движения и пакера, соединенного с последним через стыковочный узел, который со стороны привода снабжен выходным штоком и фланцем, а пакер содержит полый корпус с несколькими поясами сквозных отверстий для перетока жидкости, неподвижно скрепленный с фланцем привода, перепускной клапан с уплотнительными элементами для сообщения надпакерного и подпакерного пространств через отверстия корпуса, толкатель, неподвижно соединенный с выходным штоком привода, опорный узел, установленный на свободном конце толкателя, эластичную манжету с внутренней полостью, а также верхнюю и нижнюю опорные шайбы манжеты, направляющую втулку и шлипсы с выступами, размещенные последовательно между корпусом и опорньм узлом, где направляющая втулка имеет радиальные наклонные в сторону опорного узла пазы типа «ласточкин хвост», а шлипсы выступами расположены в пазах последней, при этом пакер дополнительно содержит ступенчатый ствол с уплотнительными элементами перепускного клапана на верхнем конце, установленный соосно на толкателе и размещенный верхним концом в корпусе, причем эластичная манжета, верхняя и нижняя опорные шайбы и направляющая втулка установлены соосно на стволе и направляющая втулка скреплена резьбовыми стопорными элементами с последним, опорный узел включает в себя замковую шайбу с радиальными пазами, центрирующую шайбу с радиальными выемками и упорную шайбу, неподвижно скрепленные с толкателем посредством резьбового соединения, каждый шлипс состоит из клина и накладки, скрепленных между собой резьбовыми стяжными элементами, причем каждый клин со стороны, обращенной к опорному узлу, снабжен зацепом с перемычкой, где зацепы размещены в пазах замковой шайбы, а перемычки - в выемках центрирующей шайбы.
Недостатками данного устройства являются:
- сложность конструкции устройства, обусловленная большим количеством узлов и деталей, а также сложность их изготовления с применением различных технологических операций (сверление, фрезерование и т.д.);
- необходимость проведения технического обслуживание пакера в условиях ремонтных мастерских с целью замены быстро изнашиваемых деталей;
- наличие энергопитающего устройства с приводом возвратно-поступательного движения предъявляет повышенные требования к конструкции увеличивает вес и габариты устройства, а также требует определенных затрат на источник электрического тока.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для опрессовки колонны труб в скважине (Патент RU №369242 МПК 7Е 21 В 17/00, опубл. 08.11.1973 г. БИ №10), включающее корпус и затвор, выполненный в виде тарированной мембраны, а также расположенную ниже затвора плиту с каналами.
Недостатками данного устройства являются:
- сложность изготовления корпуса, обусловленная наличием радиальных каналов, для выполнения которых необходимо проведение фрезерных и сверлильных операций;
- низкая надежность устройства, связанная с тем, что тарировка мембраны требует высокой точности изготовления, и подбора необходимого материала, в противном случае мембрана может срезаться раньше или позже заданного значения давления, при этом в первом случае колонна окажется не спрессованной на заданное давление, а во-втором излишнее давление может привести к разрыву самой колонны;
- после опрессовки колонны труб необходимо разбуривать детали устройства.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства, а также исключение работ по разбуриванию деталей устройства для восстановления проходного канала колонны труб.
Указанная задача решается предлагаемым устройством для опрессовки колонны труб в скважине, включающим корпус и затвор, установленный в нем.
Новым является то, что корпус снабжен внутренней цилиндрической проточкой, а затвор выполнен в виде центрального стержня с каналом, выполненного в виде размещенных сверху вниз ловильного седла, цилиндрической части с наружной цилиндрической проточкой, узкой цилиндрической части и упора, полой втулки с радиальными окнами внизу, установленной на цилиндрической части центрального стержня с возможностью ограниченного упором перемещения вниз, причем полая втулка снабжена внутренней кольцевой выборкой, а сверху - самоуплотняющейся манжетой, пропускающей снизу вверх, и зафиксирована в транспортном положении относительно центрального стержня разрезным пружинным стопорным кольцом, размещенным соответственно в наружной цилиндрической проточке цилиндрической части центрального стержня и внутренней кольцевой выборке полой втулки, герметично перекрывая канал, объединяющий при извлечении затвора пространства над и под самоуплотняющейся манжетой, причем в ради-
альные окна установлены плашки с возможностью радиального перемещения внутрь, взаимодействующие в рабочем положении снаружи с внутренней цилиндрической проточкой корпуса, а изнутри - с цилиндрической частью центрального стержня, при этом плашки выполнены с возможностью взаимодействия изнутри с узкой цилиндрической частью центрального стержня и выхода из взаимодействия с внутренней цилиндрической проточкой корпуса при извлечении затвора.
На фиг.1 изображено устройство для опрессовки колонны труб в скважине в продольном разрезе.
На фиг.2 изображено сечение А - А устройства для опрессовки колонны труб в скважине.
Устройство для опрессовки колонны труб в скважине включает корпус 1 (см. фиг.1) и затвор 2, установленный в нем. Корпус 1 снабжен внутренней цилиндрической проточкой 3. Затвор 2 выполнен в виде центрального стержня 4 с каналом 5, выполненного в виде размещенных сверху вниз ловильного седла 6, цилиндрической части 7 с наружной цилиндрической проточкой 8, узкой цилиндрической части 9 и упора 10, полой втулки 11с внутренней кольцевой выборкой 12 и радиальными окнами 13 внизу (см. фиг.2). Полая втулка 11 (см. фиг.1), установлена на цилиндрической части 7 центрального стержня 4 с возможностью ограниченного упором 10 перемещения вниз, и снабжена снаружи самоуплотняющейся манжетой 14, пропускающей снизу вверх.
Самоуплотняющаяся манжета 14 зафиксирована в транспортном положении относительно центрального стержня 4 разрезным пружинным кольцом 15 (например, круглого сечения), размещенным соответственно в наружной цилиндрической проточке 8 цилиндрической части 7 центрального стержня 4 и внутренней кольцевой выборке 12 полой втулки 11.
Полая втулка 11 герметично перекрывает канал 5, объединяющий при извлечении затвора 2 пространства над и под самоуплотняющейся манжетой 14. В радиальные окна 13 установлены, с возможностью радиального перемещения внутрь, плашки 16, взаимодействующие в рабочем положении снаружи с внутренней цилиндрической проточкой 3 корпуса 1, а изнутри - с цилиндрической частью 7 центрального стержня 4.
Устройство работает следующим образом.
Устройство в сборе посредством корпуса 1 (см. фиг.1) устанавливают между трубами колонны спускаемой в скважину (на фиг.1 и 2 не показано). Кроме того, в зависимости от предстоящих после опрессовки колонны труб операций, на конце первой трубы спускаемой в скважину (на фиг.1 и 2 не показано) одновременно можно спускать любое
оборудование, например, обратный клапан для последующего цементирования колонны труб.
По мере спуска колонны труб, находящаяся в скважине жидкость свободно перетекает снизу вверх через самоуплотняющуюся манжету 14 во внутреннее пространство колонны труб выше устройства, кроме того, по мере спуска колонны труб устройство позволяет опрессововать ее в любом интервале на заданное давление.
По достижении заданного интервала опрессовки к колонне труб на устье скважины подсоединяют промывочный агрегат (на фиг.1 и 2 не показано) и спрессовывают колонну на заданное давление, при этом значение давления контролируют по манометру насосного агрегата. Если давление в течение 30 минут не падает не больше 0,5 МПа, то колонна считается герметичной.
После опрессовки в колонну труб спускают стандартный ловильный инструмент на колонне насосно-компрессорных труб (на фиг.1 и 2 не показано) или на канате и залавливают устройство за ловильное седло 6 центрального стержня 4 затвора 2.
Далее начинают тянуть устройство вверх, в определенный момент разрезное пружинное кольцо 15, находящееся в наружной цилиндрической проточке 8 цилиндрической части 7 центрального стержня 4 сжимается, и выходит из внутренней кольцевой выборки 12 полой втулки 11, при этом жидкость, находящаяся выше устройства, по каналу 5 центрального стержня 4, объединяющего пространства над и под самоуплотняющейся манжетой 14, стекает вниз во внутреннее пространство колонны труб под устройством. Как только давление в колонне труб упадет до нуля, вновь начинают тянуть канат вверх и, как только узкая цилиндрическая часть 7 центрального стержня 4 поравняется с плашками 16, установленными в радиальные окна 13 с возможностью радиального перемещения, последние выпадают из внутренней цилиндрической выборки 3 корпуса 1 и взаимодействуют с вышеупомянутой узкой цилиндрической частью 7 центрального стержня 4. При дальнейшем подъеме полая втулка 11 попадает в узкую цилиндрическую часть 9 и упирается в упор 10. После этого затвор 2 устройства в сборе извлекают на поверхность.
Корпус 1 устройства является элементом эксплуатационной колонны и остается в ее составе в качестве муфты.
Благодаря тому, что в предлагаемом устройстве отсутствуют детали, требующие высокой точности изготовления, упрощается конструкция устройства, повышается его надежность, сокращается время на проведение операции опрессовки и снижается стоимость ремонта скважины в целом.