Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к средствам защиты обсадных колонн от воздействия высокого давления и может найти применение при спуске дополнительных обсадных колонн в скважины, обсадные колонны которых пришли в негодность. Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны состоит из корпуса, выполненного в виде патрубка, на наружной поверхности которого установлена эластичная манжета, расширяющий узел с конусом, механизм, спускаемый на колонне труб в дополнительную обсадную колонну и взаимодействующий сверху с расширяющим узлом. Расширяющий узел расположен сверху и зафиксирован конусом вниз в патрубке. Механизм выполнен в виде толкателя, имеющего возможностью давления сверху на расширяющий узел и состоящего из гидроцилиндра, выполненного сквозным и полого штока, снабженного рядом радиальных каналов. Механизм снабжен пакером, установленным на нижнем конце колонны труб и выполненным в виде самоуплотняющейся манжеты, пропускающей жидкость снизу вверх. Полый шток жестко соединен снизу с гидроцилиндром, выполненным сквозным, а сверху с пакером. В колонне труб выше пакера выполнен ряд радиальных отверстий, сообщающий внутренние пространства колонны труб и дополнительной обсадной колонны. Ряд радиальных отверстий, выполненный в колонне труб герметично изнутри, перекрыт подвижной втулкой, закрепленной в колонне труб срезным элементом. Кроме того, подвижная втулка сверху оснащена седлом под шар. Предлагаемое пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны имеет простую конструкцию и позволяет исключить излив скважинной жидкости на устье скважины в процессе спуска и подъема механизма на колонне труб в дополнительную обсадную колонну в связи с чем не затягивается продолжительность спуско-подъемных операций и не загрязняется прилежащая к скважине территория. 1 илл. на 1 л.

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к средствам защиты обсадных колонн от воздействия высокого давления и может найти применение при спуске дополнительных обсадных колонн в скважины, обсадные колонны которых пришли в негодность.

Известно пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны (патент на полезную модель РФ №32182, МПК 7 Е21В 33/12, опубл. в бюл. №25 от 10.09.2003 г.), содержащее корпус, выполненный в виде патрубка с установленной на нем эластичной манжетой, расширяющий узел, включающий конус, и срезной элемент, при этом корпус является деформируемым элементом и снабжен с нижнего конца вогнутым участком, расширяющий узел установлен внутри корпуса, а его конус наружной поверхностью плотно прижат к вогнутому участку и снабжен снизу с внутренней стороны цилиндрической выборкой, в которой жестко установлена промежуточная втулка, упомянутый узел снабжен воронкой с коническими и цилиндрическими участками на внутренней поверхности, упирающийся в торец конуса и имеющей две цилиндрические выборки, причем верхняя контактирует с верхней зоной внутренней поверхности конуса, а нижняя жестко соединена с фиксирующей втулкой с внутренним кольцевым выступом, а срезной элемент установлен между торцами упомянутых втулок и уступами цилиндрических выборок конуса и воронки, причем внутренние диаметры цилиндрического участка воронки и кольцевого выступа фиксирующей втулки выбраны под диаметр корпуса замкового механизма, установленного на нижнем конце опущенных в дополнительную обсадную колонну насосоно-компрессорных труб (НКТ) и снабженного со стороны нижнего торца кольцевой расточкой, в которой жестко установлена втулка с коническим наружным срезом в верхней части, причем в зоне конического среза расположено коническое разрезное кольцо, взаимодействующее в рабочем положении с кольцевым выступом фиксирующей втулки, а дополнительная обсадная колонна на устье скважины жестко связана с устьевым оборудованием.

Недостатки устройства:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная наличием большого количества узлов и деталей;

во-вторых, механическая пакеровка приводит к большим усилиям посадки (для алюминиевого патрубка - 15-17 тонн, для стального - 35-40 тонн), воздействующим на дополнительную обсадную колонну, на которой спускается пакерующее устройство;

в-третьих, возможность использования устройства ограничивается техническими характеристиками подъемного агрегата;

в-четвертых, при снятии давления и усилия посадки дополнительная колонна возвращается в исходное состояние с большим усилием (в зависимости от прилагаемого усилия от 15 до 40 тонн), что может привести к срыву с места посадки корпуса после установки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны (патент РФ №2254441, МПК 7 Е21В 33/12, опубл. в бюл. №17 от 20.06.2005 г.), содержащее корпус, выполненный в виде патрубка с установленной на нем эластичной манжетой, расширяющий узел с конусом, срезной элемент, механизм, спускаемый на колонне труб в дополнительную обсадную колонну и взаимодействующий сверху на расширяющий узел, при этом расширяющий элемент расположен в патрубке сверху и зафиксирован конусом вниз, при этом механизм выполнен в виде толкателя внизу и якорного узла вверху, причем толкатель выполнен в виде гидроцилиндра, выполненного с возможностью давления сверху с расширяющим узлом и оснащенного поршнем и полым штоком, который соединен с поршнем жестко, а с колонной труб - герметично с возможностью осевого перемещения вверх, при этом якорный узел выполнен в виде плашек, установленных на полом штоке с возможностью радиального перемещения наружу при перемещении полого штока вверх относительно колонны труб, при этом срезной элемент фиксирует полый шток относительно колонны труб во время спуска в скважину.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, сложность конструкции, связанная с большим количеством узлов и деталей, в частности сложен механизм, состоящий из толкателя и якорного узла;

во-вторых, в процессе спуска устройства на колонне труб в скважину, которая заполнена скважинной жидкостью происходит излив скважинной жидкости на устье скважины, в связи с чем затягивается продолжительность спуска и загрязняется прилежащая к скважине территория, при этом после спуска колонны труб ее необходимо заполнить технологической жидкостью для привода в действие поршня гидроцилиндра механизма. Кроме того, при подъеме колонны труб (после посадки устройства) также происходит излив жидкости из колонны труб на устье скважины;

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции, а также исключение излива жидкости на устье скважины в процессе спуска и подъема механизма

Техническая задача решается предлагаемым пакерующим устройством дополнительной обсадной колонны, содержащим корпус, выполненный в виде патрубка с установленной

на нем эластичной манжетой, расширяющий узел с конусом, механизм, спускаемый на колонне труб в дополнительную обсадную колонну и взаимодействующий сверху на расширяющий узел, при этом расширяющий узел расположен в патрубке сверху и зафиксирован конусом вниз, причем механизм выполнен в виде толкателя, имеющего возможность давления сверху на расширяющий узел и состоящего из гидроцилиндра и полого штока.

Новым является то, что механизм снабжен пакером, установленным на нижнем конце колонны труб и выполненным в виде самоуплотняющейся манжеты, пропускающей снизу вверх, при этом полый шток жестко соединен сверху с пакером, а снизу с гидроцилиндром, выполненным сквозным, причем полый шток снабжен рядом радиальных каналов, а в колонне труб выше пакера выполнен ряд радиальных отверстий, сообщающий внутренние пространства колонны труб и дополнительной обсадной колонны, при этом ряд радиальных отверстий, выполненный в колонне труб герметично изнутри, перекрыт подвижной втулкой, закрепленной в колонне труб срезным элементом, при этом подвижная втулка сверху оснащена седлом под шар.

На фигуре изображено предлагаемое пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны в продольном разрезе.

Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны 1 состоит из корпуса 2, выполненного в виде патрубка 3, на наружной поверхности которого установлена эластичная манжета 4, расширяющий узел 5 с конусом 6, механизм 7, спускаемый на колонне труб 8 в дополнительную обсадную колонну 1 и взаимодействующий сверху с расширяющим узлом 5. Расширяющий узел 5 расположен сверху и зафиксирован конусом 6 вниз в патрубке 3. Механизм 7 выполнен в виде толкателя 9, имеющего возможность давления сверху на расширяющий узел 5 и состоящего из гидроцилиндра 10, выполненного сквозным и полого штока 11, снабженного рядом радиальных каналов 12.

Механизм 7 снабжен пакером 13, установленным на нижнем конце колонны труб 8 и выполненным в виде самоуплотняющейся манжеты 14, пропускающей жидкость снизу вверх. Полый шток 11 жестко соединен снизу с гидроцилиндром 10, выполненным сквозным, а сверху с пакером 13. В колонне труб 8 выше пакера 13 выполнен ряд радиальных отверстий 15, сообщающий внутренние пространства 16 и 17, соответственно, колонны труб 8 и дополнительной обсадной колонны 1.

Ряд радиальных отверстий 15, выполненный в колонне труб 8 герметично изнутри, перекрыт подвижной втулкой 18, закрепленной в колонне труб срезным элементом 19. Кроме того, подвижная втулка 18 сверху оснащена седлом 20 под шар 21.

Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны работает следующим образом.

Пакерующее устройство в сборе, как показано на фигуре на конце дополнительной обсадной колонны 1 спускают в скважину, при этом корпус 2, выполненный в виде патрубок 3 с эластичной манжетой 4 снаружи устанавливают ниже интервала нарушения (на фиг. не показано) обсадной колонны скважины.

Далее дополнительную обсадную колонну 1 герметично и жестко фиксируют на устье скважины на опорном фланце обсадной колонны (на фиг. не показано).

После этого в дополнительную обсадную колонну 1 спускают колонну труб 8 с механизмом 7 на нижнем конце до тех пор, пока толкатель 9 гидроцилиндром 10 не обопрется на расширяющий узел 5 (определяется по снижению веса колонны труб 8), при этом в процессе спуска колонны труб 8 в дополнительную обсадную колонну 1, находящаяся в скважине жидкость не изливается на дневную поверхность, загрязняя ее, и не замедляет скорость спуска колонны труб 8, а заполняет внутренние пространства 16 и 17, соответственно, колонны труб 8 и дополнительной обсадной колонны 1 через самоуплотняющуюся манжету 14 пакера 13, пропускающую скважинную жидкость снизу вверх и ряд радиальных отверстий 15.

Затем заполняют технологической жидкостью с устья скважины внутренние пространства 16 и 17, соответственно, колонны труб 8 и дополнительной обсадной колонны 1, после чего герметизируют на устье скважины пространство между дополнительной обсадной колонной 1 и колонной труб 8 устьевым сальником (на фиг. не показано), позволяющим в процессе посадки устройства колонне труб 8 герметично перемещаться относительно дополнительной обсадной колонны 1, жестко закрепленной на опорном фланце обсадной колонны.

Далее в колонне труб 8 и, соответственно, внутри механизма 7 и толкателя 9, состоящего из гидроцилиндра 10 и полого штока 11 создают избыточное давление, посредством насосного агрегата (на фиг. не показано), при этом избыточное давление передается во внутреннем пространстве 16 колонны труб 8 на гидроцилиндр 10, который заглушен снизу, а во внутреннем пространстве 17 дополнительной обсадной колонны 1 на самоуплотняющуюся манжету 14, которая прижимается к внутренним стенкам дополнительной обсадной колонны 1 и не пропускает жидкость сверху вниз, при этом в определенный момент по мере увеличения избыточного давления колонна труб 8 и весь механизм 7, включая гидроцилиндр 10 начинают перемещаться вниз, при этом гидроцилиндр 10 оказывает давление на расширяющий узел 5. Расширяющий узел 5 конусом 6 расширяет патрубок 3

до прижатия эластичной манжеты 4 к дополнительной обсадной колонне 1, изолируя нарушение обсадной колонны скважины.

После прохождения корпуса 2 расширяющим узлом 5, последний падает на забой (на фиг. не показан) скважины. Процесс установки пакерующего устройства дополнительной обсадной колонны 1 завершен. Далее в колонне труб 8 поднимают избыточное давление, при этом происходит разрушение срезного элемента 19 и подвижная втулка 18 перемещается вниз вместе с сидящем на ее седле 20 шаром 21 до упора в нижний торец гидроцилиндра 10, выполненного сквозным. В результате открывается ряд радиальных отверстий 15 и давление внутри колонны труб 8 резко падает.

Далее давление внутри колонны труб 8 сбрасывают, при этом пространство дополнительной обсадной колонны 1 под пакером 13 сообщается с внутренним пространством 16 колонны труб 8 посредством ряда радиальных каналов 12 полого штока 11, кроме того скважинная жидкость, находящаяся во внутреннем пространстве 17 дополнительной обсадной колонны 1 перетекает через ряд радиальных отверстий 15 колонны труб 8 и внутреннее пространство 16 колонны труб 8, сквозь ряд радиальных каналов 12 полого штока 11 в пространство дополнительной обсадной колонны 1 под пакером 13, в следствии чего исключается излив скважинной жидкости на устье скважины при дальнейшем подъеме колонны труб 8. После чего колонну труб 8 с механизмом 9 извлекают из скважины.

В результате, после прохождения патрубка 3 расширяющим узлом 5, на корпус 2 пакерующего устройства после его установки не действуют большие усилия, которые могут его сорвать, то есть нарушить герметичность соединения с обсадной колонной скважины.

Предлагаемое пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны имеет простую конструкцию и позволяет исключить излив скважинной жидкости на устье скважины в процессе спуска и подъема механизма на колонне труб в дополнительную обсадную колонну в связи с чем не затягивается продолжительность спуско-подъемных операций и не загрязняется прилежащая к скважине территория.

Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны, содержащее корпус, выполненный в виде патрубка с установленной на нем эластичной манжетой, расширяющий узел с конусом, механизм, спускаемый на колонне труб в дополнительную обсадную колонну и взаимодействующий сверху на расширяющий узел, при этом расширяющий узел расположен в патрубке сверху и зафиксирован конусом вниз, причем механизм выполнен в виде толкателя, имеющего возможность давления сверху на расширяющий узел и состоящего из гидроцилиндра и полого штока, отличающееся тем, что механизм снабжен пакером, установленным на нижнем конце колонны труб и выполненным в виде самоуплотняющейся манжеты, пропускающей снизу вверх, при этом полый шток жестко соединен сверху с пакером, а снизу с гидроцилиндром, выполненным сквозным, причем полый шток снабжен рядом радиальных каналов, а в колонне труб выше пакера выполнен ряд радиальных отверстий, сообщающий внутренние пространства колонны труб и дополнительной обсадной колонны, при этом ряд радиальных отверстий, выполненный в колонне труб герметично изнутри, перекрыт подвижной втулкой, закрепленной в колонне труб срезным элементом, при этом подвижная втулка сверху оснащена седлом под шар.