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, 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 с расширяющим узлом. Расширяющий элемент расположен в патрубке сверху и зафиксирован конусом вниз. Механизм выполнен в виде толкателя внизу и якорного узла вверху. Толкатель выполнен в виде гидроцилиндра, выполненного с возможностью давления сверху на расширяющий узел и оснащенного поршнем и полы штоком, который соединен с поршнем жестко, а с колонной труб - герметично с возможностью осевого перемещения вверх. Якорный узел выполнен в виде плашек, установленных на полом штоке с возможностью радиального перемещения наружу при перемещении полого штока вверх относительно колонны труб. Срезной элемент фиксирует полый шток относительно колонны труб во время спуска в скважину. Гидроцилиндр снизу снабжен ступенчатым сквозным центральным отверстием. В полом штоке на нижнем его конце установлено опрессовочное седло под сбрасываемый с устья шар. В транспортном положении опрессовочное седло зафиксировано относительно полого штока посредством разрушаемого элемента, а в рабочем положении опрессовочное седло имеет возможность ограниченного осевого перемещения вниз до упора в ступенчатое сквозное центральное отверстие гидроцилиндра. Предлагаемое пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны исключает излив скважинной жидкости на дневную поверхность, а также упрощает технологию запакеровки, при этом устройство позволяет за один спуск спрессовать колонну труб на необходимое давление, после чего сразу произвести надежную запакеровку. 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 Е 21 В 33/12, опубл. 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, 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 насосо-но0компрессорных 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, 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), которое сжимает дополнительную обсадную колонну, на которой спускается пакерующее устройство;

в-третьих, и возможность использования устройства ограничивается техническими характеристиками подъемной вышки;

в-четвертых, при снятии усилия посадки при снятии давления 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, 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, срезной элемент фиксирует полый шток относительно колонны труб во время спуска в скважину.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, в процессе спуска механизма на колонне труб в скважину, которая заполнена скважинной жидкостью происходит излив скважинной жидкости из скважины на дневную поверхность, в связи с чем загрязняется близлежащая к скважине территория, поэтому для исключения этого необходимо сливать скважинную жидкость в технологическую емкость, при этом после спуска колонны труб их необходимо вновь заполнять технологической жидкостью для привода в действие поршня гидроцилиндра. Все вышеописанное усложняет технологический процесс запакеровки устройства;

во-вторых, конструкция устройства не позволяет непосредственно перед запакеровкой произвести опрессовку колонны труб на необходимое давление без дополнительных спуско-подъмных операций оборудования (например, пакера) или опрессовку колонны труб необходимо производить отдельно.

Технической задачей полезной модели является исключение излива жидкости на дневную поверхность и упрощение технологического процесса запакеровки, а также создание такой конструкции устройства, которая позволяет за один спуск опрессовать колонну

труб на необходимое давление, и сразу после этого произвести надежную запакеровку.

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, 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, срезной элемент фиксирует полый шток относительно колонны труб во время спуска в скважину.

Новым является то, что гидроцилиндр снизу снабжен ступенчатым сквозным центральным отверстием, при этом в полом штоке на нижнем его конце установлено опрессовочное седло под сбрасываемый с устья шар, при этом в транспортном положении опрессовочное седло зафиксировано относительно полого штока разрушаемым элементом, а в рабочем положении опрессовочное седло имеет возможность ограниченного осевого перемещения вниз до упора в ступенчатое сквозное центральное отверстие гидроцилиндра.

На фиг. изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.

Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны 1 состоит корпуса 2, выполненный в виде патрубка 3 с установленной на нем эластичной манжетой 4, расширяющий узел 5 с конусом 6, срезной элемент 7, механизм 8, спускаемый на колонне труб 9 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 8 выполнен в виде толкателя 10 внизу и якорного узла 11 вверху. Толкатель 10 выполнен в виде гидроцилиндра 12, выполненного с возможностью давления сверху на расширяющий узел 5 и оснащенного поршнем 13 и полым штоком 14, который соединен с поршнем 13 жестко, а с колонной труб 9 - герметично с возможностью осевого перемещения вверх. Якорный узел 11 выполнен в виде плашек 15, установленных на полом штоке 14 с возможностью радиального перемещения наружу при перемещении полого штока 14 вверх относительно колонны труб 9. Это можно осуществить, например, при помощи упора 16 колонны труб 9 и клинового толкателя 17 полого штока 14, с которыми

плашки 15 взаимодействуют при помощи Т-образного соединения и/или соединения «ласточкин хвост» в любых сочетаниях, например: с клиновым толкателем 17 - при помощи «ласточкиного хвоста», а с упором 16 - при помощи Т-образного соединения. Срезной элемент 7 фиксирует полый шток 14 относительно колонны труб 9 во время спуска в скважину 18.

Гидроцилиндр 12 снизу снабжен ступенчатым сквозным центральным отверстием 19. В полом штоке 14 на нижнем его конце установлено опрессовочное седло 20 под сбрасываемый с устья шар 21. В транспортном положении опрессовочное седло 20 зафиксировано относительно полого штока 14 посредством разрушаемого элемента 22, а в рабочем положении опрессовочное седло 20 имеет возможность ограниченного осевого перемещения вниз до упора в ступенчатое сквозное центральное отверстие 19 гидроцилиндра 12. Несанкционированные перетоки жидкости в процессе запакеровки устройства предотвращаются уплотнительными кольцами 23, 24 и 25.

Устройство работает следующим образом:

После исследования эксплуатационной колонны скважины 18, в нее на дополнительной обсадной колонне 1 спускают пакерующее устройство с таким расчетом, чтобы корпус 2 оказался ниже нарушений (на Фиг. не показаны) в эксплуатационной колонне скважины 18. При этом дополнительную обсадную колонну 1 герметично и жестко фиксируют на устье 26 скважины 18. После этого в дополнительную обсадную колонну 1 спускают колонну труб 9 с механизмом 8 на нижнем конце до тех пор, пока толкатель 10 гидроцилиндром 12 не обопрется на расширяющий конус 4 (определяется по снижению веса колонны труб 9).

В процессе спуска колонны труб 9 с механизмом 8, находящаяся в скважине жидкость сквозь ступенчатое сквозное центральное отверстие 19 гидроцилиндра 12 поступает внутрь полого штока 14 и колонны труб 9. Далее производят опрессовку колонны труб 9.

Для этого внутрь колонны труб 9 с устья скважины сбрасывают шар 21, который садится на опрессовочное седло 20, находящееся внутри полого штока 14 на нижнем его конце. При необходимости доливают колонну труб 9 технологической жидкостью, а затем посредством насосного агрегата (на фиг. не показано) опрессовывают колонну труб 9 на требуемое давление. Далее в колонне труб 9 создают давление, превышающее усилие среза разрушаемого элемента 22, вследствии чего последний разрушается, а опрессовочное седло 20 вместе с шаром 21 перемещаются вниз до упора опрессовочного седла 21 в ступенчатое сквозное центральное отверстием 19 гидроцилиндра 12, при этом опрессовочное седло 21 посредством уплотнительного элемента 25 герметично перекрывает ступенчатое сквозное центральное отверстием 19 гидроцилиндра 12.

Далее разгрузкой колонны труб 9 до расчетного усилия разрушения срезного элемента 7 срезают последний, приводя якорный узел 11 в действие. В результате упор 16 колонны труб 9 перемещается вниз относительно расширяющего узла 5, а полый шток 14 с клиновым толкателем 17 - вверх относительно колонны труб 9, раздвигая плашки 15 до прижатия их зубчатой части к дополнительной обсадной колонне 1. При этом полый шток 14 фиксируется относительно дополнительной обсадной колонны 1, после чего в колонне труб 9 создают избыточное давление, которое через полый шток 14 передается под поршень 13 в гидроцилиндр 12, который, благодаря фиксации полого штока 14, перемещается вниз, оказывая давление на расширяющий узел 5. При этом расширяющий узел 5 конусом 6 расширяет патрубок 3 до прижатия эластичной манжеты 4 к дополнительной обсадной колонне 1, изолируя межтрубное пространство 27 от внутритрубного 28, изолируя нарушения эксплуатационной колонны скважины 18. После прохождения патрубка 3 расширяющий узел 5 падает на забой (на Фиг. не показан) скважины 18. В результате давление внутри колонны труб 9 сначала резко падает, так как опоры для гидроцилиндра 12 нет, а затем резко возрастает, после того, как гидроцилиндр 12 упрется в поршень 13. Процесс установки пакерующего устройства дополнительной колонны труб 1 завершен. Давление в колонне труб 9 сбрасывается, в результате последняя приподнимается, при этом полый шток 14 перемещается вниз относительно колонны труб 9, клиновой толкатель 17 и упор 16 раздвигаются, плашки 15 выходят из зацепления с дополнительной обсадной колонной 1. После чего колонну труб 9 с механизмом 8 извлекают из скважины 18. Так как усилие, создаваемое гидроцилиндром 12 во время расширения патрубка 3, уравновешивается якорным узлом 11, то дополнительная обсадная колонна не удлиняется. В результате, после прохождения расширяющим узлом 5 патрубка 3, на корпус 2 пакерующего устройства после его установки не действуют большие усилия, которые могут его сорвать и нарушить герметичность соединения с обсадной колонной скважины.

Предлагаемое пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны исключает излив скважинной жидкости на дневную поверхность, а также упрощает технологию запакеровки, при этом устройство позволяет за один спуск спрессовать колонну труб на необходимое давление, после чего сразу произвести надежную запакеровку.

Пакерующее устройство дополнительной обсадной колонны, 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 на расширяющий узел 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, срезной элемент фиксирует полый шток относительно колонны труб во время спуска в скважину, отличающееся тем, что гидроцилиндр снизу снабжен ступенчатым сквозным центральным отверстием, при этом в полом штоке на нижнем его конце установлено опрессовочное седло под сбрасываемый с устья шар, при этом в транспортном положении опрессовочное седло зафиксировано относительно полого штока разрушаемым элементом, а в рабочем положении опрессовочное седло имеет возможность ограниченного осевого перемещения вниз до упора в ступенчатое сквозное центральное отверстие гидроцилиндра.