Устройство для доставки тампонажной смеси в скважину

 

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при интенсификации добычи путем доставки в пласт материалов, а также при бурении или ремонте скважин с целью разобщения или временного отключения пластов при их засыпке этими материалами, например при гидроразрыве пласта. Устройство для доставки тампонажной смеси в скважину содержит желонку с крышкой, втулку, снабженную снизу сегментом. Втулка расположена на нижнем конце желонки и жестко зафиксирована на ее наружной поверхности. Крышка зафиксирована относительно нижнего торца желонки с одной стороны поворотным шарниром, соединенным с втулкой посредством пластины, а с противоположной стороны крышка зафиксирована выступом коромысла, шарнирно соединенного посредством заклепки с вилкой на торце сегмента втулки. На нижнем конце коромысла и вилки установлен рычаг с опорным колесом снизу. Вилка с рычагом соединены шарнирно посредством заклепки. Снизу в коромысле выполнен продольный сквозной паз, в котором размещен палец жестко соединенный с рычагом. Уплотнительный элемент выполнен в виде тарельчатой манжеты и прикреплен к крышке сверху посредством крепежных элементов. Сверху на желонку навернут наконечник со сквозными отверстиями. Желонка на наружной поверхности снабжена самоуплотняющейся манжетой, жестко закрепленной на ней упорами. Желонка снабжена радиальными отверстиями, напротив которых герметично установлена подвижная втулка, зафиксированная в исходном положении в желонке пружинным кольцом. Внутри желонки на верхнем уровне тампонажной смеси, доставляемой в скважину установлена резиновая пробка, взаимодействующая с подвижной втулкой в рабочем положении. На нижнем конце желонки выполнен внутренний кольцевой выступ, ограничивающий осевое перемещение подвижной втулки вниз в рабочем положении. Предлагаемое устройство для доставки тампонажной смеси в скважину обладает достаточной надежностью в работе за счет фиксирующейся крышки с поворотным шарниром, а повышение эффективности устройства в работе связано с принудительным вытеснением материала из желонки достигаемым наличием самоуплотняющейся манжеты установленной на желонке, что в конечном счете позволяет избежать повторных работ в скважине, а также снизить материальные и финансовые затраты. 1илл. на 1 л.

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при ремонте скважин с целью разобщения или временного отключения пластов установкой цементных мостов в скважине.

Известно «Устройство для доставки компонентов смеси в скважину» (авторское свидетельство №1165767, МПК 7 Е 21 В 33/132, опубл. в бюл. №25 от 07.07.1985 г.). содержащее корпус, помещенные в нем контейнер для основного компонента, контейнер для ускорителя схватывания и затвор, сливную трубу для ускорителя схватывания с помещенным в нее поршнем-шплинтом, контейнер для основного компонента смеси, который размещен под контейнером для ускорителя схватывания и выполнен с боковой откидной крышкой на шарнирах, при этом затвор выполнен с серьгой под поршень-шплинт и стопорящим наружным буртиком под боковую откидную крышку, при этом боковая откидная крышка подпружинена относительно неподвижной стенки контейнера для основного компонента.

Недостатками данной конструкции являются:

Устройство обладает следующими недостатками:

- во-первых, сложность конструкции в работе, требующей определенной последовательности срабатывания зависящих друг от друга узлов и деталей.

- во-вторых, сложность изготовления, обусловленная большим количеством технически сложных деталей, что ведет к удорожанию конструкции в целом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является «Устройство для доставки сыпучих материалов в скважину» ( патент РФ на полезную модель №43300, МПК 7 Е 21 В 27/02, опубл. в бюл. №1 от 10.01.2005 г.). содержащее желонку с удаляемой крышкой, расположенной в донной части желонки, при этом крышка зафиксирована расположенными в ее гнездах шариками, удерживаемыми внутренней поверхностью подвижной втулки, имеющей в нижней части карманы для входа в них шариков при принудительном перемещении втулки для удаления освободившейся крышки, при этом крышка зафиксирована к втулке гибкой связью, при этом наружная поверхность желонки снабжена жесткими центраторами, а во внутрь желонки после заполнения ее сыпучим материалом устанавливается манжета, при этом крышка оснащена уплотнительным элементом, а сверху на желонку наворачивается наконечник, в котором выполнены сквозные отверстия, по которым внутреннее пространство желонки над манжетой

заполняется скважинной жидкостью в процессе спуска устройства в скважину, кроме того скважинная жидкость создает дополнительное давление на манжету в процессе опорожнения желонки.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, низкая надежность работы устройства, связанная с тем, что в процессе опорожнения желонки, доставляемый в скважину материал высыпается в скважину непосредственно на крышку, что при подъеме ведет к обрыву гибкой связи и как следствие выпадению крышки и шариков в скважину.

во-вторых, столба жидкости лишь частично оказывает давление на манжету и этого может быть не достаточно для принудительного вытеснения материала из желонки, поэтому возможно лишь частичное опорожнение материала в скважину, при этом остальной материал остается внутри желонки и извлекается на поверхность, в связи с чем снижается эффективность работы устройства.

Технической задачей полезной модели является повышение надежности и эффективности работы устройства.

Техническая задача решается предлагаемым устройством для доставки тампонажной смеси в скважину, содержащим желонку с крышкой, расположенной в донной части желонки, втулку, которая расположена на нижнем конце желонки, уплотнительный элемент, наконечник со сквозными отверстиями сверху навернутый на желонку.

Новым является то, что втулка снизу снабжена сегментом и жестко зафиксирована на желонке, при этом крышка зафиксирована относительно нижнего торца желонки с одной стороны поворотным шарниром, соединенным с втулкой, а с противоположной стороны крышка зафиксирована выступом коромысла, шарнирно соединенного с вилкой на торце сегмента втулки, причем на нижнем конце коромысла и вилки установлен рычаг с опорным колесом снизу, при этом с вилкой рычаг соединен шарнирно, а снизу в коромысле выполнен продольный сквозной паз, в котором размещен палец жестко соединенный с рычагом, при этом уплотнительный элемент прикреплен к крышке сверху и выполнен в виде тарельчатой манжеты, при этом желонка на наружной поверхности снабжена самоуплотняющейся манжетой, жестко закрепленной на ней упорами, причем желонка снабжена радиальными отверстиями, напротив которых герметично установлена подвижная втулка, зафиксированная в исходном положении в желонке пружинным кольцом, при этом внутри желонки на верхнем уровне тампонажной смеси установлена резиновая пробка, взаимодействующая с подвижной втулкой в рабочем положении, причем на нижнем конце желонки выполнен внутренний кольцевой выступ, ограничивающий осевое перемещение подвижной втулки вниз в рабочем положении.

На фигуре изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе. Устройство для доставки тампонажной смеси в скважину содержит желонку 1 с крышкой 2, втулку 3, снабженную снизу сегментом 4. Втулка 3 расположена на нижнем конце желонки 1 и жестко зафиксирована на ее наружной поверхности. Крышка 2 зафиксирована относительно нижнего торца желонки 1 с одной стороны поворотным шарниром 5, соединенным с втулкой 3 посредством пластины 6, а с противоположной стороны крышка 2 зафиксирована выступом 7 коромысла 8, шарнирно соединенного посредством заклепки 9 с вилкой 10 на торце сегмента 4 втулки 3. На нижнем конце коромысла 8 и вилки 10 установлен рычаг 11 с опорным колесом 12 снизу. Вилка 10 с рычагом 11 соединены шарнирно посредством заклепки 13.

Снизу в коромысле 8 выполнен продольный сквозной паз 14, в котором размещен палец 15 жестко соединенный с рычагом 11. Уплотнительный элемент 16 выполнен в виде тарельчатой манжеты и прикреплен к крышке 2 сверху посредством крепежных элементов 17. Сверху на желонку 1 навернут наконечник 18, снабженный сквозными отверстиями 19. Желонка 1 на наружной поверхности снабжена самоуплотняющейся манжетой 20, жестко закрепленной на ней сверху и снизу соответственно упорами 21 и 22.

Желонка 1 снабжена радиальными отверстиями 23, напротив которых герметично установлена подвижная втулка 24, зафиксированная в исходном положении в желонке 1 пружинным кольцом 25. Внутри желонки 1 на верхнем уровне тампонажной смеси 26, доставляемой в скважину (на фиг. не показано) установлена резиновая пробка 27, взаимодействующая с подвижной втулкой 24 в рабочем положении.

На нижнем конце желонки 1 выполнен внутренний кольцевой выступ 28, ограничивающий осевое перемещение подвижной втулки 24 вниз в рабочем положении.

Устройство работает следующим образом.

На устье (на фигуре не показано) скважины 29 крышку 2 желонки 1 устанавливают в транспортное положение. Для этого на крышку 2 устанавливают уплотнительный элемент 16 и фиксируют его на крышке 2 посредством крепежных элементов 17. Затем поворачивают крышку 2 относительно поворотного шарнира 5, соединенного со втулкой 3 до закрытия дна желонки 1. После этого выступом 7 коромысла 8 фиксируют крышку 2 в закрытом состоянии. Заполняют желонку 1 необходимым количеством тампонажной смеси 26 в зависимости от предполагаемой высоты цементного моста в скважине, образующегося после опорожнения устройства на фиг. не показано). Затем сверху в желонку вставляют резиновую пробку 27, которую нижним торцом упирают в тампонажную смесь 26. Далее сверху на желонку 1 наворачивают наконечник 18, соединив последний с геофизическим кабелем 30 и спускают устройство в скважину 29.

В процессе спуска устройства в скважину 29 , находящаяся в ней жидкость свободно перетекает снизу вверх, сжимая воротник самоуплотняющейся манжеты 20 внутрь.

При достижении устройством интервала опорожнения, в качестве которого может служить забой скважины или ранее установленный упор (пакер, цементный мост) ( на фиг. не показано) и взаимодействия опорного колеса 12 рычага 11 с упором происходит угловое перемещение рычага 12 вверх относительно заклепки 13 и вилки 10, при этом палец 15 жестко соединенный с рычагом 11 перемещается в продольном сквозном пазу 14 коромысла 8 вниз. В следствии перемещения пальца 15 вниз происходит поворот коромысла 8 относительно заклепки 9, при этом нижняя часть коромысла 8 перемещается радиально внутрь, а верхняя часть коромысла 8 перемещается наружу. Как только палец 15 по продольному сквозному пазу 14 коромысла 8 опустится вниз, то выступ 7 коромысла 8 перестает фиксировать крышку 2. В следствии этого, крышка 2 под весом материала, находящегося в желонке 1 открывается (поворачивается вниз посредством пластины 6 относительно шарнира 5, соединенного со втулкой 3).

Устройство медленно начинают поднимать вверх, при этом столб жидкости находящийся в скважине воздействует сверху на воротник самоуплотняющейся манжеты 20, плотно прижимая его к внутренним стенкам скважины, и на верхний торец резиновой пробки 27, попадая туда через сквозные отверстия 19 наконечника 18. При этом резиновая пробка 27 воспринимает давление всего столба жидкости, находящегося в скважине над устройством. При низком уровне жидкости над устройством в скважину можно долить жидкость с целью гарантированного опорожнения тампонажной смеси 26 из желонки 1. Поскольку крышка 2 открылась, то тампонажная смесь 26, находящаяся внутри желонки 1 начинает вытекать в скважину, при этом резиновая пробка 27 под действием столба жидкости в скважине опускается вниз, и в определенный момент резиновая пробка 27 вступает во взаимодействие с подвижной втулкой 24. Пружинное кольцо 25, фиксирующее подвижную втулку 24 относительно желонки 1 сжимается и подвижная втулка 24 вместе с пружинным кольцом 25 опускаются вниз до взаимодействия нижнего торца подвижной втулки 24 с внутренним кольцевым выступом 28 желонки 1, ограничивающим дальнейшее осевое перемещение вниз подвижной втулки 24, при этом открываются радиальные отверстия 23 желонки 1, и находящийся над резиновой пробкой 27 столб жидкости устремляется в пространство под самоуплотняющееся манжетой 20, обеспечивая перетекание жидкости сверху вниз при подъеме устройство и исключая подъем столба жидкости на поверхность. Далее устройство извлекается на поверхность.

Предлагаемое устройство для доставки тампонажной смеси в скважину обладает достаточной надежностью в работе за счет фиксирующейся крышки с поворотным шарниром,

а повышение эффективности устройства в работе связано с принудительным вытеснением материала из желонки достигаемым наличием самоуплотняющейся манжеты установленной на желонке, что в конечном счете позволяет избежать повторных работ в скважине, а также снизить материальные и финансовые затраты.

Устройство для доставки тампонажной смеси в скважину, содержащее желонку с крышкой, расположенной в донной части желонки, втулку, которая расположена на нижнем конце желонки, уплотнительный элемент, наконечник сверху навернутый на желонку, отличающееся тем, что втулка снизу снабжена сегментом и жестко зафиксирована на желонке, при этом крышка зафиксирована относительно нижнего торца желонки с одной стороны поворотным шарниром, соединенным с втулкой, а с противоположной стороны крышка зафиксирована выступом коромысла, шарнирно соединенного с вилкой на торце сегмента втулки, причем на нижнем конце коромысла и вилки установлен рычаг с опорным колесом снизу, при этом с вилкой рычаг соединен шарнирно, а снизу в коромысле выполнен продольный сквозной паз, в котором размещен палец жестко соединенный с рычагом, при этом уплотнительный элемент прикреплен к крышке сверху и выполнен в виде тарельчатой манжеты, при этом желонка на наружной поверхности снабжена самоуплотняющейся манжетой, жестко закрепленной на ней упорами, причем желонка снабжена радиальными отверстиями, напротив которых герметично установлена подвижная втулка, зафиксированная в исходном положении в желонке пружинным кольцом, при этом внутри желонки на верхнем уровне тампонажной смеси установлена резиновая пробка, взаимодействующая с подвижной втулкой в рабочем положении, причем на нижнем конце желонки выполнен внутренний кольцевой выступ, ограничивающий осевое перемещение подвижной втулки вниз в рабочем положении.



 

Наверх