Устройство для работы в открытых стволах скважин

Устройство может быть использовано для исследования открытых стволов скважин гидравлическим давлением с установкой пакера, для нескольких переустановок пакера в скважине, для последующей закачки изолирующей жидкости в пласт. Устройство включает пакер (1), гидравлический якорь (2) с подпружиненными сухарями (13) и клапанный блок (2). Пакер (1) содержит полый вал (4) с разнонаправленными резьбами (5) и (6), якорь с сухарями (7), уплотнители (8), фиксирующий механизм (9), выполненный с разнонаправленными резьбами (10) и (11). Клапанный блок (3) состоит из внутреннего (15), наружного (17) корпусов и из запорного клапана (23). Внутренний (15) и наружный (17) корпуса разделены подвижной втулкой (19). Во внутреннем (15), наружном (17) корпусах и подвижной втулке (19) выполнены отверстия (16), (18), (20). Подвижная втулка (19) выполнена с возможностью вращения относительно оси полого вала (4), имеет фигурный паз (21) и подпружинена пружиной (22). Запорный клапан (23) размещен во внутреннем корпусе (15) и сопряжен с подвижной втулкой (19) пальцем (26). Палец (26) имеет возможность перемещения по фигурному пазу (21) вдоль оси полого вала (4) из среднего положения в крайне нижнее и в крайне верхнее. При размещении пальца (26) в фигурном пазе (21) в среднем и крайне нижнем положении отверстия (20), (18), (16) в подвижной втулке (19), в наружном (17) и внутреннем (15) корпусах не совпадают, а при размещении пальца (26) в фигурном пазе (21) в крайне верхнем положении отверстия (20), (18), (16) в подвижной втулке (19), в наружном (17) и внутреннем (15) корпусах совпадают. Техническое решение устройства обеспечивает надежность его работы и расширяет функциональность проводимых работ, 6 ил.

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована для исследования открытых стволов скважин гидравлическим давлением с установкой или несколькими переустановками пакера в скважине и с последующей закачкой изолирующей жидкости в пласт.

Известен пакер, включающий вал, переводники, соединенные с валом, механический якорь с подпружиненными сухарями и управляющими пальцами, размещенными в фигурных пазах, упоры и уплотнительный элемент, установленный между упорами, RU №2208128 C1, E21B 33/12, 2003.07.10.

Известно устройство для изоляции пласта, содержащее корпус, направляющие струйные сопла и запорный шар, и снабженное перепускными каналами, соединяющими внутреннюю полость устройства с направляющими струйными соплами, RU №2312972 С2, Е21В 33/13, Е21В 43/114, 2007.12.20.

Известно интервальное пакерное устройство, содержащее продольно расположенные верхний гидромеханический и нижний гидравлический пакеры с уплотнителями, а также клапанный узел двухстороннего действия, расположенный между пакерами и гидравлически связанный с нижним пакером через внутритрубное и затрубное пространства, RU №50247 U1, E21B 33/12, 2005.12.27.

Известен пакер, содержащий полый вал с разнонаправленными резьбами, якорь с сухарями, уплотнители, фиксирующий механизм, выполненный с транспортной и стопорной гайками с разнонаправленными резьбами, ответными резьбам полого вала, RU №54392 U8, Е21В 33/12, 2006.06.27.

Данное техническое решение принято в качестве «ближайшего аналога» настоящей полезной модели.

Пакер «ближайшего аналога» обеспечивает надежную фиксацию при работе с высоким давлением, однако использование пакера «ближайшего аналога» индивидуально.

В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, позволяющей получить устройство для надежной работы в открытых стволах скважин при расширении функциональности проводимых работ.

Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что устройство для работы в открытых стволах включает пакер, содержащий полый вал с разнонаправленными резьбами, якорь с сухарями, уплотнители,

фиксирующий механизм, выполненный с транспортной и стопорной гайками с разнонаправленными резьбами, ответными резьбам полого вала.

Устройство содержит, функционально связанные друг с другом и с пакером, гидравлический якорь с подпружиненными сухарями, и клапанный блок, состоящий из внутреннего и наружного корпусов с выполненными в каждом из них отверстиями, разделенных подвижной втулкой, содержащей отверстия однотипные отверстиям во внутреннем и наружном корпусах, выполненной с возможностью вращения относительно оси полого вала, имеющей фигурный паз и подпружиненной пружиной относительно наружного корпуса, и из запорного клапана с седлами под бросовые шарики, размещенного во внутреннем корпусе соосно с полым валом и сопряженного с подвижной втулкой пальцем, имеющим возможность перемещения по фигурному пазу вдоль оси полого вала из среднего положения (при транспортном положении устройства) в крайне нижнее (при закрытом запорном клапане, при давлении жидкости в устройстве и при выдвинутых подпружиненных сухарях гидравлического якоря) и в крайне верхнее (при открытом запорном клапане и при отсутствии давления жидкости в устройстве), при этом при размещении пальца в фигурном пазе в среднем и крайне нижнем положении отверстия в подвижной втулке, в наружном и внутреннем корпусах не совпадают, а при размещении пальца в фигурном пазе в крайне верхнем положении отверстия в подвижной втулке, в наружном и внутреннем корпусах совпадают.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о техническом решении, идентичном признакам, приведенным в формуле настоящей полезной модели, это определяет, по мнению заявителя, соответствие полезной модели критерию «новизна».

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - Устройство для работы в открытых стволах скважин (разрез);

на фиг.2 - Узел А (Пакер) на фиг.1;

на фиг.3 - Узел Л на фиг.2;

на фиг.4 - Узел Б (Гидравлический якорь) на фиг.1;

на фиг.5 - Узел В (Клапанный блок) на фиг.1;

на фиг.6 - Траектория перемещения пальца в фигурном пазе.

Устройство включает пакер 1, гидравлический якорь 2 и клапанный блок 3 (фиг.1).

Пакер 1 содержит:

Полый вал 4,

правую резьбу (на вале 4) - 5,

левую резьбу (на вале 4) - 6.

Якорь с сухарями - 7.

Уплотнители - 8.

Фиксирующий механизм - 9,

транспортную гайку с правой резьбой (механизма 9) - 10,

стопорную шику с левой резьбой (механизма 9) - 11.

Пакер 1 содержит полый вал 4 с разнонаправленными резьбами 5 и 6, якорь с сухарями 7, уплотнители 8 и фиксирующий механизм 9. Фиксирующий механизм 9 выполнен с транспортной 10 и стопорной 11 гайками с разнонаправленными резьбами. Резьба транспортной гайки 10 ответна правой резьбе 5 полого вала 4. Резьба стопорной гайки 11 ответна левой резьбе 6 полого вала 4 (фиг.2 и фиг.3).

Гидравлический якорь 2 содержит:

Корпус - 12,

подпружиненные сухари (в корпусе 12) - 13.

В корпусе 12 установлены уплотнения с полым валом 4 (фиг.4).

Клапанный блок 3 содержит:

Переводник - 14.

Внутренний корпус - 15,

отверстие (в корпусе 15) - 16.

Наружный корпус - 17,

отверстие (в корпусе 17) - 18.

Подвижную втулку (между корпусами 15 и 17) - 19,

отверстие (во втулке 19) - 20,

фигурный паз (во втулке 19) - 21,

пружину (для втулки 19) - 22.

Запорный клапан (в корпусе 15) - 23,

седло (запорного клапана 23) - 24,

срезное седло (запорного клапана 23) - 25.

Палец (в фигурном пазе 21) - 26.

Клапанный блок 3 состоит из переводника 14, внутреннего корпуса 15 и наружного корпуса 17, подвижной втулки 19 и запорного клапана 23.

Наружный корпус 17 выполнен сборным. Подвижная втулка 19 установлена между внутренним 15 и наружным 17 корпусами.

Во внутреннем 15 и наружном 17 корпусах и подвижной втулке 19 выполнены отверстия 16, 18, 20, соответственно.

Подвижная втулка 19 выполнена с возможностью вращения относительно оси полого вала 4.

Подвижная втулка 19 имеет фигурный паз 21.

Подвижная втулка 19 подпружинена пружиной 22 относительно наружного корпуса 17.

Запорный клапан 23 снабжен седлом 24 и срезным седлом 25 под бросовые шарики. Запорный клапан 23 размещен во внутреннем корпусе 15 соосно с полым валом 4.

Подвижная втулка 19 и запорный клапан 23 соединены между собой пальцем 26 (фиг.5).

Палец 26 имеют возможность перемещения по фигурному пазу 21 вдоль оси полого вала 4 из среднего положения («И») при транспортном положении устройства в крайне нижнее («К») при закрытом запорном клапане 23, при подъеме давления жидкости в устройстве и при срабатывании гидравлического якоря 2 с выдвижением его подпружиненных сухарей

1, и в крайне верхнее («Г») при открытом запорном клапане 23 и при снятии давления жидкости в устройстве.

При размещении пальца 26 в фигурном пазе 21 в среднем и крайне нижнем положении отверстия 20, 18, 16 в подвижной втулке 19, в наружном 17 и внутреннем 15 корпусах не совпадают, а при размещении пальцев 26 в фигурном пазе 21 в крайне верхнем положении отверстия 20, 18, 16 в подвижной втулке 19, в наружном 17 и внутреннем 15 корпусах совпадают.

На фиг.6 показана траектория перемещения пальца 26 по фигурному пазу 21. В положениях «Г», «Д», «Е» пальца 26 отверстия 20, 18, 16 совпадают и запорный клапан 23 перепускает жидкость через них, а в положениях «Ж», «И», «К» отверстия 20, 18, 16 не совпадают и запорный клапан 23 не перепускает жидкость из трубного пространства в затрубное.

Работу с устройством осуществляют следующим образом.

Проводят испытание открытого ствола скважины гидравлическим давлением.

Пакер 1 на трубах спускают в необсаженный трубой ствол скважины до места проведения испытания, при этом шарики в запорном клапане 23 отсутствуют, и трубы заполняются жидкостью с торца наружного корпуса 17.

Исходное положение пальца 26 в фигурном пазе 21 - положение «И». Бросают в трубы шарик, который падает на срезное седло 25 и подают давление. Запорный клапан 23, а вместе с ней и подвижная втулка 19, перемещаются, сжимая пружину 22 из положения «И» в положение

«К». Гидравлический якорь 2 срабатывает, его подпружиненные сухари 13 выдвигаются и упираются в стенку скважины.

Производят вращение труб вправо (4 оборота), а затем разгружают трубы на пакер 1. Транспортная 10 и стопорная 11 гайки сначала свинчиваются с транспортного положения на полом валу 4, а затем перемещаются в конечное положение, в котором будут удерживать якорь 7 от смещения после разведения его сухарей и сжатия уплотнителей 8 между упорами.

Снимают давление, и пружина 22 возвращает палец 26 в положение «Г». Запорный клапан 23 открыт. Можно проводить испытание скважины давлением.

Подают жидкость под пакер 1, при этом палец 26 перемещается из положения «Г» в положение «Д» - скважину испытывают.

После испытания снимают давление жидкости, и палец 26 перемещается пружиной 22 в положение «Е».

Проводят переустановку пакера ниже или выше по скважине.

Подают жидкость в трубы под давлением. Палец 26 вместе с подвижной втулкой 19 и запорным клапаном 23 перемещаются вниз в положение «Ж». Отверстие 20 не совпадает с отверстиями 18 и 16. Запорный клапан 23 закрыт. Вновь срабатывает гидравлический якорь 2.

Производят вращение трубы на восемь оборотов вправо и ее натяжение. Транспортная 10 и стопорная 11 гайки при вращении сместятся вниз, освободят полый вал 4.

При дальнейшем подъеме труб произойдет срыв пакерной части пакера 1. Прекращают подачу жидкости в трубы и переустанавливают пакер

1, при этом палец 26 перейдет из положения «Ж» в положение «И» - запорный клапан 23 закрыт.

Проводят закачку технологической жидкости в пласт с увеличенной производительностью.

Закачку технологической жидкости в пласт можно проводить при закрытом запорном клапане 23. Подачу жидкости проводят с давлением превышающим прочность штифта срезного седла 25. Срезное седло 25 срежется и жидкость с большой производительностью поступит в пласт. Для снятия пакера 1 потребуется вновь давление жидкости для работы гидравлического якоря 2, которое можно обеспечить, бросив в трубы шарик на седло 24, который повторит работу клапанного блока 3.

Наличие в устройстве пакера 1, гидравлического якоря 2 и клапанного блока 3, функционально дополняющих друг друга, обеспечивает проведение испытания открытого ствола скважины гидравлическим давлением, проведение нескольких переустановок пакера ниже или выше по скважине, проведение закачки технологической жидкости в пласт с увеличенной производительностью, что обеспечивает надежность работы устройства и расширяет функциональность проводимых работ.

В предложенном устройстве использовано оборудование широко применяемое в нефтегазовой промышленности, а проведение опытных испытаний обусловливают, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».

Устройство для работы в открытых стволах, включающее пакер, содержащий полый вал с разнонаправленными резьбами, якорь с сухарями, уплотнители, фиксирующий механизм, выполненный с транспортной и стопорной гайками с разнонаправленными резьбами, ответными резьбам полого вала, отличающееся тем, что устройство содержит функционально связанные друг с другом и с пакером гидравлический якорь с подпружиненными сухарями и клапанный блок, состоящий из внутреннего и наружного корпусов с выполненными в каждом из них отверстиями, разделенными подвижной втулкой, содержащей отверстия, однотипные отверстиям во внутреннем и наружном корпусах, выполненной с возможностью вращения относительно оси полого вала, имеющей фигурный паз и подпружиненной пружиной относительно наружного корпуса, и из запорного клапана с седлами под бросовые шарики, размещенного во внутреннем корпусе соосно с полым валом и сопряженного с подвижной втулкой пальцем, имеющим возможность перемещения по фигурному пазу вдоль оси полого вала из среднего положения (при транспортном положении устройства) в крайне нижнее (при закрытом запорном клапане, при давлении жидкости в устройстве и при выдвинутых подпружиненных сухарях гидравлического якоря) и в крайне верхнее (при открытом запорном клапане и при отсутствии давления жидкости в устройстве), при этом при размещении пальца в фигурном пазе в среднем и крайне нижнем положении отверстия в подвижной втулке, в наружном и внутреннем корпусах не совпадают, а при размещении пальца в фигурном пазе в крайне верхнем положении отверстия в подвижной втулке, в наружном и внутреннем корпусах совпадают.