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, состоящим из корпуса и втулки, а также установленного между ними уплотнительного элемента, причем втулка размещена сверху на корпусе телескопически с возможностью ограниченного осевого перемещения и радиального расширения уплотнительного элемента наружу в рабочем положении.
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, состоящим из корпуса и втулки, а также установленного между ними уплотнительного элемента, причем втулка размещена сверху на корпусе телескопически с возможностью ограниченного осевого перемещения и радиального расширения уплотнительного элемента наружу в рабочем положении, при этом полый шток сверху жестко соединен с корпусом пакера, 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 между колонной труб 8 и полым штоком 11.
Пакер 13 состоит из корпуса 14 и втулки 15, а также установленного между ними уплотнительного элемента 16, причем втулка 15 размещена на корпусе 14 сверху телескопически с возможностью ограниченного осевого перемещения и радиального расширения уплотнительного элемента 16 наружу.
Полый шток 11 снизу жестко соединен с гидроцилиндром 10, а сверху - с пакером 13. В колонне труб 8 выше пакера 13 выполнен ряд радиальных отверстий 17, сообщающий
внутренние пространства 18 и 19, соответственно, колонны труб 8 и дополнительной обсадной колонны 1.
Ряд радиальных отверстий 17, выполненный в колонне труб 8 герметично изнутри, перекрыт подвижной втулкой 20, закрепленной в колонне труб срезным элементом 21. Кроме того, подвижная втулка 21 сверху оснащена седлом 22 под шар 23.
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, 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 18 и 19, соответственно, колонны труб 8 и дополнительной обсадной колонны 1 через наружное пространство пакера 13 и ряд радиальных отверстий 15. Спуск колонны труб 8 с механизмом 7 на конце продолжают до тех пор, пока толкатель 9 гидроцилиндром 10 не обопрется на расширяющий узел 5 (определяется по снижению веса колонны труб 8), при этом втулка 15 пакера 13 под действием веса колонны труб 8 перемещается вниз относительно корпус 14 пакера 13, жестко соединенного посредством полого штока 11 с гидроцилиндром 10 опертым на расширяющий узел 5. В результате уплотнительный элемент 16 пакера 13 сжимается, и радиально расширяясь наружу, прижимается к внутренним стенкам дополнительной обсадной колонны 1.
Затем заполняют технологической жидкостью с устья скважины внутренние пространства 17 и 18, 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 18 колонны труб 8 на гидроцилиндр 10, который заглушен снизу, а во внутреннем пространстве 19 дополнительной обсадной колонны 1 на уплотнительный элемент 16 пакера 13, который прижат 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 пакер 13 и 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. В результате толкатель 9 вместе с полым штоком 11 и корпусом 14 пакера перемещаются вниз относительно втулки 15 пакера 13, при этом уплотнительный элемент 16 пакера 3 отходит от внутренних стенок дополнительной обсадной колонны 1 и возвращается в исходное положение. Процесс установки пакерующего устройства дополнительной обсадной колонны 1 завершен. Далее в колонне труб 8 поднимают избыточное давление, при этом происходит разрушение срезного элемента 21 и подвижная втулка 20 перемещается вниз вместе с сидящем на ее седле 22 шаром 23 до упора в нижний торец гидроцилиндра 10, выполненного сквозным. В результате открывается ряд радиальных отверстий 17 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 18 колонны труб 8 посредством ряда радиальных каналов 12 полого штока 11, кроме того скважинная жидкость, находящаяся во внутреннем пространстве 19 дополнительной обсадной колонны 1 перетекает через ряд радиальных отверстий 17 колонны труб 8 и внутреннее пространство 18 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.
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, состоящим из корпуса и втулки, а также установленного между ними уплотнительного элемента, причем втулка размещена сверху на корпусе телескопически с возможностью ограниченного осевого перемещения и радиального расширения уплотнительного элемента наружу в рабочем положении, при этом полый шток сверху жестко соединен с корпусом пакера, 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.
