КАМЕРА СКВАЖИННАЯ
DOWNHOLE CHAMBER

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти и газа, и может быть использовано для размещения в скважине различных устройств, например клапанов - газлифтных, циркуляционных, для ввода ингибиторов; глухих пробок; регуляторов расхода; штуцеров и другого оборудования.
Известна камера скважинная, содержащая корпус, образованный соединенной с наконечниками рубашкой из овальной трубы и карман (см. справочник "Нефтепромысловое оборудование", под ред. Е.И.Бухаленко. М.: Недра, 1990 г., стр.105, рис.3.4а).
Известна также камера скважинная, содержащая корпус с расположенным в его верхней части ориентирующим ниппелем, карман и направляющие, присоединенные к корпусу, причем направляющие выполнены в виде сплошного блока с продольным каналом, установленного в окно, вырезанное в корпусе (см. патент США №4030543, кл. Е21В 23/00, 21.06.1977).
Данные камеры скважинные не обеспечивают возможности прохода через нее относительно короткого плунжера в связи с возможностью его заклинивания, что сужает возможности использования данных камер скважинных.
Известна камера скважинная, содержащая цельный корпус из овальной трубы с установленными в нем карманом и ориентирующим ниппелем, а между ориентирующим ниппелем и карманом расположены направляющие (см. патент США №4201265, кл. Е21В 7/06, 06.05.1980).
Основным недостатком данной камеры является то, что она не может быть использована при эксплуатации скважин плунжерным лифтом с использованием пусковых газлифтных клапанов и подпиткой газом высокого давления. Это вызвано тем, что конструкция камеры не обеспечивает свободный проход через нее относительно короткого плунжера. Как при подъеме плунжера, так и при его спуске в процессе прохождения им скважинной камеры весьма вероятно его заклинивание в камере и возникновение по этой причине аварийной ситуации с остановкой скважины на ремонт и ее неоправданным простоем. В связи с этим при использовании плунжерного лифта газлифтные клапана приходится закреплять стационарно на специальных оправках, входящих в состав колонны насосно-компрессорных труб, что исключает возможность их замены тросовой техникой. Все это ведет к усложнению конструкции камеры и ограничению области возможного применения данных камер скважинных.
Кроме того, у описанных выше камер скважинных как при прохождении через них плунжера, так и при использовании тросовой техники имеет место высокая вероятность удара плунжера или извлекаемого оборудования о торец ориентирующего ниппеля, что может вызвать обрыв проволоки и падение извлекаемого оборудования на забой скважины или его заклинивание в колонне насосно-компрессорных труб, повреждение торца ориентирующего ниппеля и утрату камерой работоспособности, а также возможен отрыв ориентирующего ниппеля, что ведет к потере работоспособности скважины. Во всех этих случаях скважину придется останавливать на ремонт, что в итоге ведет к простою оборудования.
Использование специально предназначенных для камер овальных труб усложняет производство камер скважинных, так как требует использования специального технологического оборудования и оснастки.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является камера скважинная, содержащая полый корпус, связанный с концевыми верхним и нижним наконечниками, имеющими продольные каналы, для соединения камеры с трубами; расположенные в полом корпусе направляющие, винтовую поверхность для ориентации клапана относительно кармана, служащего для его размещения в камере и имеющего поперечные каналы, сообщающие внутреннюю полость кармана с пространством, окружающим камеру (см. патент RU №2260108, кл. Е21В 23/02, 10.09.2005).
Однако выполнение корпуса, составленного из соединенных между собой по месту сопряжения их наружных поверхностей несущей и направляющей труб, и выполнение в несущей трубе продольного отверстия, часть которого сопряжена с направляющей трубой по боковой поверхности, в которой выполнено продольное отверстие, приводит к усложнению конструкции и технологии изготовления камеры скважинной, что, в свою очередь, снижает надежность ее работы.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение возможной области использования камеры скважинной с одновременным упрощением процесса ее изготовления.
Технический результат заключается в том, что достигается повышение надежности работы камеры скважинной.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что камера скважинная содержит полый корпус, связанный с концевыми верхним и нижним наконечниками, имеющими продольные каналы для соединения камеры с трубами, расположенные в полом корпусе направляющие, винтовую поверхность для ориентации клапана относительно кармана, служащего для его размещения в камере и имеющего поперечные каналы, сообщающие внутреннюю полость кармана с пространством, окружающим камеру, при этом винтовая поверхность для ориентации клапана выполнена на нижнем торце верхнего наконечника так, что ее наружная поверхность соприкасается с наружной поверхностью элемента крепления верхнего наконечника к полому корпусу в точке, через которую проходит плоскость продольного сечения камеры, внутренний проход винтовой поверхности выполнен соосно продольным каналам верхнего и нижнего переводников, а полый корпус разделен цельной вставкой, которая выполнена с дополнительным каналом, расположенным соосно продольным каналам концевых наконечников камеры и параллельным ему каналом меньшего поперечного сечения, в котором выполнен карман для клапана, причем в стенках канала меньшего поперечного сечения выполнены поперечные каналы, оси поперечных каналов, лежащие в плоскости поперечного сечения цельной вставки, образуют между собой тупой угол, а цельная вставка выполнена с двумя боковыми впадинами, при этом одна из вертикальных стенок каждой боковой впадины образует одну из наружных стенок канала меньшего поперечного сечения, а другая вертикальная стенка - параллельна оси поперечных каналов, с которыми сообщена данная боковая впадина.
Элемент крепления верхнего и нижнего наконечника, а также цельной вставки к полому корпусу может быть выполнен в виде овального или цилиндрического выступа, входящего во внутреннюю поверхность полого корпуса и имеющего фаски для последующей сварки.
На наружной поверхности цилиндрического выступа элемента крепления верхнего и нижнего наконечников и цельной вставки может быть выполнена резьба, взаимодействующая с ответной резьбой полого корпуса камеры.
Расширение области применения камеры скважинной с одновременным повышением ее надежности и упрощением конструкции достигается тем, что:
1. Винтовая поверхность на нижнем торце верхнего наконечника (цельная деталь) камеры и ее смещенное расположение выполнены таким образом, что наружная поверхность соприкасается в нижней точке с наружной поверхностью соединительного элемента верхнего наконечника и, фактически, с внутренней поверхностью полого корпуса позволило свести к минимуму поперечные размеры скважинной камеры, облегчив ее прохождение в скважинах малого диаметра.
2. Выполнение соединительных элементов в виде выступов, входящих в полый корпус, а также его разделение цельной вставкой усиливает продольную и поперечную жесткость камеры и снижает напряженность сварных соединений, сводя к минимуму воздействие на них изгибающих сил, что особенно важно при работах в наклонно направленных скважинах.
3. Выполнение резьбового соединения полого корпуса с верхним и нижним наконечниками, а также с цельной вставкой у камер круглого сечения усиливает их несущую способность, что важно при работе в глубоких скважинах.
4. Выполнение поперечных каналов кармана таким образом, что оси поперечных каналов, лежащие в плоскости поперечного сечения цельной вставки, образуют между собой тупой угол, а также выход поперечных каналов в боковые впадины, выполненные на цельной вставке, исключают их перекрытие обсадной колонной при расположении в скважине, предотвращая тем самым размыв струями закачиваемого рабочего агента, как тела самой камеры, так и повреждение эксплуатационной колонны.
На фиг.1 представлен общий вид камеры скважинной.
На фиг.2 дано поперечное сечение цельной вставки камеры круглого исполнения.
На фиг.3 дан элемент крепления верхнего наконечника к корпусу камеры.
На фиг.4 дан элемент крепления верхнего наконечника к полому корпусу камеры с резьбовым соединением.
Камера скважинная содержит полый корпус 1, к верхнему и нижнему концам которого присоединены соответственно верхний наконечник 2 и нижний наконечник 3, соединяющие своими резьбами камеру скважинную с колонной труб (не показана), на которых камера спускается в скважину. Верхний наконечник 2 и нижний наконечник 3 имеют продольные каналы 4 и 5, которые сосны проходу труб и через которые полый корпус 1 сообщается с внутренней полостью колонны труб. Полый корпус 1 разделен на две части 6 и 7 цельной вставкой 8, через которую проходит дополнительный канал 9, выполненный соосно продольным каналам 4 и 5 концевых наконечников 2 и 3. Кроме дополнительного канала 9 цельная вставка 8 имеет параллельный ему «смещенный» от оси продольных каналов 4 и 5 канал 10 меньшего поперечного сечения, в котором образован карман 11 для размещения устанавливаемого в камере устройства (не показано) - клапана, штуцера, пробки и т.д.
Карман 11 имеет поперечные каналы 12 (фиг.2), при помощи которых внутренняя полость кармана 11 и соответственно камеры скважинной сообщается с окружающим ее пространством и которые входят в боковые впадины 13, выполненные на наружной поверхности цельной вставки 8. Оси поперечных каналов 12, лежащие в плоскости поперечного сечения цельной вставки 8, образуют между собой тупой угол, при этом одна из вертикальных стенок каждой боковой впадины 13 образует одну из наружных стенок канала 10 меньшего поперечного сечения, а другая вертикальная стенка 14 параллельна оси поперечных каналов 12, с которыми сообщена данная боковая впадина 13.
На нижнем торце верхнего наконечника 2 выполнена винтовая поверхность 15 для ориентации устанавливаемого в камеру устройства относительно канала 10 меньшего поперечного сечения, в котором образован карман 11. Винтовая поверхность 15 расположена так, что ее наружная поверхность 16 соприкасается с наружной поверхностью элемента крепления 17, при помощи которого верхний наконечник 2 соединен с полым корпусом 1. Внутренняя поверхность 18 винтовой поверхности 15 соосна продольным каналам 4 и 5 верхнего и нижнего наконечников 2 и 3 и дополнительному каналу 9 цельной вставки 8.
Над цельной вставкой 8 расположены направляющие 19.
Элемент крепления 17 верхнего наконечника 2, так же как элемент крепления 20 нижнего наконечника 3, и элементы крепления 21 цельной вставки 8 выполнены в виде выступов 22, повторяющих внутреннюю поверхность полого корпуса 1 и входящих в него. Все элементы крепления 17, 20, 21 имеют фаску 23 под сварку наконечников 2 и 3, а также цельной вставки 8 с полым корпусом 1. Этим достигается герметичность соединения элементов скважинной камеры.
При исполнении полого корпуса 1 в виде трубы круглого сечения на выступах 22 выполняется резьба 24, которая взаимодействует с резьбой 25, выполненной на полом корпусе 1. Этим достигается герметичность соединения элементов скважинной камеры.
Камера скважинная работает следующим образом.
С помощью присоединительных резьб верхнего и нижнего наконечников 2 и 3 скважинную камеру соединяют с насосно-компрессорными трубами и в составе колонны труб спускают в скважину, размещая на заданной глубине.
Затем при помощи инструментов канатной техники осуществляют установку в ней необходимого устройства. При этом устройство, соединенное со спускным и отклоняющим инструментом, спускается чуть ниже камеры, проходя через продольный канал 4, дополнительный канал 9 и продольный канал 5. При подъеме отклоняющего инструмента вверх его шпонка попадает на торец винтовой поверхности 15 верхнего наконечника 2 и, скользя по ней, доходит до ее нижней точки (точки соприкосновения наружной поверхности 16 и винтовой поверхности 15 с наружной поверхностью элемента крепления 17), устанавливая тем самым инструмент и устройство в одной плоскости с карманом 11, образованном в канале 10 меньшего поперечного сечения. Происходит срабатывание отклоняющего механизма, рычаг которого заводит устройство между направляющими 19, которые ограничивают поворот инструмента с устройством и потерю его ориентации относительно кармана 11. Спуском инструмента обеспечивается ввод устройства в карман 11 и его установка в нем. Отклоняющий и спускной инструменты извлекаются из камеры и колонны труб.
При работе устройства, устанавливаемого в кармане 11 скважинной камеры, закачиваемый в затрубное пространство агент проходит вдоль полого корпуса 1 камеры, попадает в боковые впадины 13 цельной вставки 8 и через поперечные каналы (отверстия) 12 кармана 11 попадает в устройство, а через него во внутреннюю полость камеры. Таким образом происходит соединение затрубного пространства скважины с внутренней полостью колонны труб. При закачке рабочего агента во внутреннюю полость колонны труб, последний через устройство, расположенное в кармане 11, попадает в поперечные каналы (отверстия) 12 и через них выходит в боковые впадины 13, двигаясь далее вдоль полого корпуса 1. Таким образом происходит соединение внутренней полости колонны труб с затрубным пространством скважины.
Извлечение устройства, устанавливаемого в скважинную камеру, осуществляется при помощи отклоняющего и ловильного инструментов, которые спускаются ниже камеры, проходя через продольный канал 4, дополнительный канал 9 и продольный канал 5. При подъеме инструмента вверх происходит процесс, аналогичный процессу, описанному при установке устройства в камеру. После ориентации и срабатывания отклоняющего инструмента ловильный инструмент попадает между направляющими 19, которые направляют его к головке устройства, установленного в кармане 11, камеры. Происходит захват и извлечение устройства из кармана 11. Подъемом вверх отклоняющий и ловильный инструменты извлекаются из камеры и колонны труб.
Настоящее изобретение относится к оборудованию для добычи нефти и газа и может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности при добыче различных сред из скважин для размещения в скважине съемного оборудования, например газлифтных клапанов при газлифтной эксплуатации скважин, в том числе и с применением плунжерного лифта.