Желонка для установки разделительных мостов в скважине
Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к строительству и ремонту скважин и может быть использовано для установки разделительных мостов для изоляции продуктивных горизонтов и участков ствола друг от друга. Желонка для установки разделительных мостов в скважине включает корпус, уплотнительный элемент, фиксатор и отцепной механизм. В корпусе выполнены технологические проточки, верхние и нижние технологические отверстия, причем на корпусе с возможностью осевого и вращательного перемещения размещен упор с пружинными и жесткими центраторами. Уплотнительный элемент дополнительно снабжен пружинным ограничителем снизу и установочным цилиндром с наружной кольцевой проточкой сверху, причем осевое перемещение уплотнительного элемента относительно корпуса ограничивает фиксатор, состоящий из стопоров и наружного стакана. Стопоры вставлены в нижние технологические отверстия корпуса и взаимодействуют с наружной кольцевой проточкой установочного цилиндра, а наружный стакан, установлен на корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействует со стопорами внутренней поверхностью, выполненной с переменным сечением. Наружный стакан зафиксирован относительно корпуса запорным элементом, а отцепной механизм, состоящий из цилиндра со штифтом, регулирует осевое перемещение упора. Цилиндр зафиксирован на упоре с возможностью вращательного движения, причем штифт взаимодействует с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении упора относительно корпуса поворачивают штифт относительно корпуса только в одном направлении, а последняя осевая технологическая проточка, с которой взаимодействует штифт, длиннее остальных. Пружинный ограничитель уплотнительного элемента на концах дополнительно оснащен вставками, с твердостью превосходящей твердость обсадной колонны скважины. Предлагаемая конструкция желонки для установки разделительных мостов в скважине благодаря тому, что на конце пружинный ограничитель уплотнительного элемента оснащен вставками, выполненными из материала с твердостью превосходящей твердость обсадной колонны, которые позволят защитить разделительный мост от сползания после срабатывания устройства в результате чего, он будет находиться только в требуемом интервале, а это позволит исключить дальнейшие повторные работы и сэкономить материальные и финансовые средства.
Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к строительству и ремонту скважин и может быть использовано для установки разделительных мостов при изоляции продуктивных горизонтов и участков ствола скважины друг от друга.
Известна «Желонка для установки разделительных мостов в скважине» (см. патент RU №2123575, МКИ Е 21 В 27/02, БИ №35, от 21.12.1998 г.), включающая корпус, уплотнительные элементы, соединенные гибкой тягой, фиксатор и отцепной механизм, при этом фиксатор выполнен на гибкой тяге, а отцепной механизм в виде гильотины снабжен шлипсами, выполненными с возможностью взаимодействия с гильотиной.
Недостатками данной конструкции являются:
во-первых, при необходимости извлечения или «расхаживания» при заклинивании желонки возможно несанкционированное срабатывание;
во-вторых, требуется постоянный контроль остроты и подгонки гильотин отцепного механизма, при несоблюдении данного требования возможно нарушение работоспособности желонки;
в-третьих, практически вся веревка остается в скважине;
в-четвертых, для сборки конструкции для повторного использования требуются стационарные условия;
в-пятых, при большом количестве цементного раствора возможно сползание цементного моста из требуемого интервала.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является «Желонка для установки разделительных мостов в скважине» (см. патент RU №2223383, МПК 7 Е 21 В 27/02, БИ №4, от 10.02.2004 г.), включающая корпус, уплотнительный элемент, фиксатор и отцепной механизм, при этом в корпусе выполнены технологические проточки, верхние и нижние технологические отверстия, причем на корпусе с возможностью осевого и вращательного перемещения размещен упор с пружинными и жесткими центраторами, а уплотнительный элемент дополнительно снабжен пружинным ограничителем снизу и установочным цилиндром с наружной кольцевой проточкой сверху, причем осевое перемещение уплотнительного элемента относительно корпуса ограничивает фиксатор, состоящий из стопоров и наружного стакана, при этом стопоры вставлены в нижние технологические отверстия корпуса и взаимодействуют с наружной кольцевой проточкой установочного цилиндра, а наружный стакан, установлен на корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействует со стопорами внутренней
поверхностью, выполненной с переменным сечением, при этом наружный стакан зафиксирован относительно корпуса запорным элементом, а отцепной механизм, состоящий из цилиндра со штифтом, регулирует осевое перемещение упора, причем цилиндр зафиксирован на упоре с возможностью вращательного движения, причем штифт взаимодействует с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении упора относительно корпуса поворачивают штифт относительно корпуса только в одном направлении, а последняя осевая технологическая проточка, с которой взаимодействует штифт, длиннее остальных.
Недостатком данной конструкции является то, что при установке разделительного моста в требуемом интервале после срабатывания устройства усилие пружинного ограничителя может оказаться не достаточным для удержания уплотнительного элемента и самого разделительного моста находящегося над ним в требуемом интервале, в результате этого уллотнительный элемент «ползет» вниз, а разделительный мост растекается и, следовательно, получается некачественный (рыхлый) разделительный мост не обеспечивающий необходимой герметичности.
Технической задачей полезной модели является повышение качества установки разделительного цементного моста только в требуемом интервале без смещения вниз.
Поставленная задача достигается описываемой желонкой для установки разделительных мостов в скважине, включающей корпус, уплотнительный элемент, фиксатор и отцепной механизм, при этом в корпусе выполнены технологические проточки, верхние и нижние технологические отверстия, причем на корпусе с возможностью осевого и вращательного перемещения размещен упор с пружинными и жесткими центраторами, а уплотнительный элемент дополнительно снабжен пружинным ограничителем снизу и установочным цилиндром с наружной кольцевой проточкой сверху, причем осевое перемещение уплотнительного элемента относительно корпуса ограничивает фиксатор, состоящий из стопоров и наружного стакана, при этом стопоры вставлены в нижние технологические отверстия корпуса и взаимодействуют с наружной кольцевой проточкой установочного цилиндра, а наружный стакан, установлен на корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействует со стопорами внутренней поверхностью, выполненной с переменным сечением, при этом наружный стакан зафиксирован относительно корпуса запорным элементом, а отцепной механизм, состоящий из цилиндра со штифтом, регулирует осевое перемещение упора, причем цилиндр зафиксирован на упоре с возможностью вращательного движения, причем штифт взаимодействует с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении упора относительно корпуса поворачивают штифт относительно
корпуса только в одном направлении, а последняя осевая технологическая проточка, с которой взаимодействует штифт, длиннее остальных.
Новым является то, что пружинный ограничитель уплотнительного элемента на концах дополнительно оснащен вставками, с твердостью превосходящей твердость обсадной колонны скважины.
На Фиг.1 изображено предлагаемое устройство в статике;
на Фиг.2 - поперечный разрез устройства по сечению А-А;
на Фиг.3 - развертка наружной поверхности корпуса в области технологических проточек.
Желонка для установки разделительных мостов в скважине состоит из корпуса 1 (см. Фиг.1), уплотнительного элемента 2, фиксатора 3 и отцепного механизма 4. В корпусе 1 выполнены технологические проточки 5, верхние 6 и нижние 7 технологические отверстия. На корпусе 1 с возможностью осевого и вращательного перемещения размещен упор 8 (см. Фиг.2) с пружинными 9 и жесткими 10 центраторами. Концы пружинных центраторов 9 сверху и снизу закреплены, соответственно верхней 11 и нижней 12 втулками, при этом пружинные центраторы 9 имеют возможность ограниченного перемещения. Уплотнительный элемент 2 (см. Фиг.1) дополнительно снабжен пружинным ограничителем 13 снизу, а сверху резиновой прокладкой 14 и установочным цилиндром 15 с наружной кольцевой проточкой 16. Внутренняя полость установочного цилиндра 15 залита цементом 17. Пружинный ограничитель 13 уплотнительного элемента 2 на концах посредством крепежных элементов 18 оснащен вставками 19, имеющими твердость, превосходящую твердость обсадной колонны скважины (на фиг. не показано).
Осевое перемещение уплотнительного элемента 2 относительно корпуса 1 ограничивает фиксатор 3, состоящий из стопоров 20 и наружного стакана 21. Стопоры 20 вставлены в нижние технологические отверстия 7 корпуса 1 и взаимодействуют с наружной кольцевой проточкой 16 установочного цилиндра 15. Наружный стакан 21 установлен на корпусе 1 с возможностью осевого перемещения и взаимодействует со стопорами 20 внутренней поверхностью 22, выполненной с переменным сечением с диаметрами D1 и D2. Наружный стакан 21 зафиксирован относительно корпуса 1 запорным элементом 23, выполненным в виде пружинного разрезного кольца. Отцепной механизм 4, состоящий из цилиндра 24 со штифтом 25, регулирует осевое перемещение упора 8. Цилиндр 24 зафиксирован на упоре 8 с возможностью вращательного движения, а штифт 25 взаимодействует с технологическими проточками 5, которые выполнены таким образом (см. Фиг.3), что при возвратно-поступательном перемещении упора 8 (см. Фиг.1) относительно корпуса 1 поворачивают штифт 25 относительно корпуса 1 только в одном направлении. Последняя осевая технологическая проточка 26 с длиной L2 (см. Фиг.3), с которой
взаимодействует штифт 25 (на Фиг.3 показан условно), длиннее остальных, у которых длина L1 (L1<L2).
Вся конструкция желонки в сборе крепится на гибкой тяге 27 (см. Фиг.1) для спуска в скважину (на Фиг. не показано). Несанкционированные перетоки цементного раствора предотвращает уплотнительное кольцо 28.
Устройство работает следующим способом:
Желонку в сборе (см. Фиг.1) через верхние технологические отверстия 6 заполняют цементным раствором и на гибкой тяге 27 опускают в скважину (на Фиг. не показано). Во время спуска жесткие центраторы 10 не позволяют стенкам скважины соприкасаться с упором 8, снимая при этом с пружинных центраторов 9 избыточную нагрузку, которая может привести к их выходу из строя (поломке) с последующей потерей работоспособности устройства. По достижению требуемого интервала установки цементного моста желонку приподымают и опускают на величину большую осевой длины L1 (см. Фиг.3) технологических проточек 5, но не более их двойной длины (2*L1), повторяя эти спуско-подъемы по числу осевых технологических проточек 5 плюс 1-8 дополнительных спуско-подъемов для гарантированного срабатывания отцепного механизма. Во время спуско-подъемов штифт 25 отцепного механизма 4 (см. Фиг.1) по технологическим проточкам 5 (см. Фиг.3) перемещается в сторону последней осевой технологической проточки 26 и достигает ее, так как упор 8 (см. Фиг.1) за счет пружинных центраторов 9, которые упираются в стенки скважины, остается на месте, а корпус 1 совершает относительно упора 8 возвратно-поступательные движения. Цилиндр 24 со штифтом 25 соединен с упором 8 только с возможностью вращательного движения. Затем желонку начинают приподнимать, в результате штифт 25 вместе со цилиндром 24 и упором 8 опускается относительно корпуса 1 по последней осевой технологической проточке 26 (см. Фиг.3) с длинной L2. В результате упор 8 (см. Фиг.1) опирается сверху на наружный стакан 21 фиксатора 3 и, преодолевая сопротивление замкового элемента 23, смещает его вниз относительно корпуса 1. Меньшее сечение наружного стакана 21 с диаметром D1 внутренней поверхности 22 перестает взаимодействовать со стопорами 20, а напортив них, устанавливается большее сечение наружного стакана 21 с диаметром D2 внутренней поверхности 22. После чего стопоры 20 смещаются наружу корпуса 1, выходя из взаимодействия с наружной кольцевой проточкой 16 установочного цилиндра 15, внутренняя полость которого залита цементом 17. Уплотнительный элемент 2 под действием веса столба цементного раствора, находящегося в корпусе 1, и усилия разгибания пружинного ограничителя 13 смещается вниз относительно корпуса 1 и выходит из него. В результате установочный цилиндр 15, внутренняя полость которого залита цементом 17, перестает взаимодействовать с уплотнительным кольцом 28, пружинный ограничитель 13 расправляется
и упирается в стенку скважины (на Фигурах не указано), не позволяя уплотнительному элементу 2 сползать из интервала установки. Уплотнительный элемент 2 после выхода из корпуса 1 перекрывает внутреннее сечение скважины, удерживая цементный раствор, вытекающий под своим весом из корпуса 1, в интервале установки цементного моста. Затем желонку за исключением уплотнительного элемента 2 с резиновой прокладкой 14 и соединенного с ними пружинного ограничителя 13 с установочным цилиндром 15 извлекают из скважины. После выдержки времени, необходимого для затвердевания цементного раствора, то есть фиксации цементного моста, скважина готова к последующей эксплуатации.
Количество осевых технологических проточек 5 (см. Фиг.3) выбирается из условия, чтобы в случае возникновения затяжек и при необходимости расхаживания отцепной механизм 4 (см. Фиг.1) не срабатывал, то есть штифт 25 (см. Фиг.3) не доходил до последней осевой технологической проточки 26. На практике выявлено, что достаточно 4-8 осевых технологических проточек 5.
Длина L2 (см. Фиг.3) последней осевой технологической проточки 26 выбирается равной ходу упора 8 (см. Фиг 1), достаточного для смещения наружного стакана 21 и срабатывания фиксатора 3, плюс два диаметра штифта 25.
При необходимости повторного использования желонки (например, для установки цементного моста на скважине, находящийся в том же географическом районе) на поверхности упор 8 устанавливается в первоначальное положение, перемещая штифт 25 отцепного механизма 4 по технологическим проточкам 5 (см. Фиг.3) корпуса 1 (см. Фиг.1). Затем в корпус 1 (см. Фиг.1) вставляется другой уплотнительный элемент 2 с пружинным ограничителем 13 до совмещения наружной кольцевой проточки 16 с нижними технологическими отверстиями 7, после чего стопоры 20 устанавливаются в технологические отверстия 7 и взаимодействуют с наружной кольцевой проточкой 16. При этом стопоры 20 поджимаются наружным стаканом 21, которые фиксируются относительно корпуса 1 и запорным элементом 23. В результате устройство готово к повторной эксплуатации.
Предлагаемая конструкция желонки для установки разделительных мостов в скважине благодаря тому, что на конце пружинный ограничитель уплотнительного элемента оснащен вставками, выполненными из материала с твердостью превосходящей твердость обсадной колонны, которые позволят защитить разделительный мост от сползания после срабатывания устройства в результате чего, он будет находиться только в требуемом интервале, а это позволит исключить дальнейшие повторные работы и сэкономить материальные и финансовые средства.
Желонка для установки разделительных мостов в скважине, включающая корпус, уплотнительный элемент, фиксатор и отцепной механизм, при этом в корпусе выполнены технологические проточки, верхние и нижние технологические отверстия, причем на корпусе с возможностью осевого и вращательного перемещения размещен упор с пружинными и жесткими центраторами, а уплотнительный элемент дополнительно снабжен пружинным ограничителем снизу и установочным цилиндром с наружной кольцевой проточкой сверху, причем осевое перемещение уплотнительного элемента относительно корпуса ограничивает фиксатор, состоящий из стопоров и наружного стакана, при этом стопоры вставлены в нижние технологические отверстия корпуса и взаимодействуют с наружной кольцевой проточкой установочного цилиндра, а наружный стакан установлен на корпусе с возможностью осевого перемещения и взаимодействует со стопорами внутренней поверхностью, выполненной с переменным сечением, при этом наружный стакан зафиксирован относительно корпуса запорным элементом, а отцепной механизм, состоящий из цилиндра со штифтом, регулирует осевое перемещение упора, причем цилиндр зафиксирован на упоре с возможностью вращательного движения, причем штифт взаимодействует с технологическими проточками, которые выполнены таким образом, что при возвратно-поступательном перемещении упора относительно корпуса поворачивают штифт относительно корпуса только в одном направлении, а последняя осевая технологическая проточка, с которой взаимодействует штифт, длиннее остальных, отличающаяся тем, что пружинный ограничитель уплотнительного элемента на концах дополнительно оснащен вставками, с твердостью, превосходящей твердость обсадной колонны скважины.
