Устройство для создания скважинного гравийного фильтра

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОР У СВИДЕТЕЛЬСТВУ Г.А. Шесо ССС 4, 1981 Западн ИЯ СКВАТРА ной про- ффектив(21) 4827137/03(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНЖИННОГО ГРАВИЙНОГО ФИЛЬ(57) Изобретение относится к гормышленностИ, Цель- повышение э о).И. по 1 776770 А 1 ности устройства за счет обеспечения герметичности пакера и повышения качества создания гравийного фильтра путем предотвращения смятия резьбы фиксирующих пластин и обеспечения их среза по телу резьбы, Устройство включает фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой. Пакер содержит корпус 1, с которым связаны опоры верхняя 8 и нижняя 15. Между опорами 8 и 15 установлены уплотнительные элементы 12-.13-14. В корпусе размещена и связана с ним срезным элементом 7 втулка 3 с наружной резьбой в верхней части и фиксирующие плашки 10 с резьбовой поверхностью, Плашки 10 уста1776770 новлены с возможностью взаимодействия своей резьбовой поверхностью с резьбой втулки 3. Концентрично внутренней поверхности втулки 3 размещен патрубок 5, связанный в нижней части с фильтром и срезным элементом 4 с втулкой 3, Плашки 10 выполнены иэ алюминия, их реэьбовая поверхность упрочнена, например, электро- химической обработкой. Устр-во опускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). После установки на за-,бой производится нагружение пакера массой НКТ, Элемент 7 срезается и корпус Изобретение относится к горной промышленности, а именно к добыче флюидаиз продуктивных пластов и может быть использовано для оборудования фильтровойчасти скважины. 5Известно большое количество устройств, служащих для создания скважинных гравийных фильтров. Известнаконструкция, включающая фильтр, пакер,перепускной и отсоединительный узлы, в 10которой соединительный узел выполнен ввиде закрепленного на корпусе кожуха сосквозными продольными пазами, Отсоединительный узел выполнен в виде Фигурныхстопоров, закрепленных плоскими пружинами на верхнем конце Фильтра (Ц,Недостатком этого устройства являетсянизкая надежность, обусловленная егосложностью.Известно также устройство, в котором 20для создания гравийного фильтра используется нажимной пакер с опорой на забой,включающий корпус, соединенный с основанием посредством фиксирующего механизма, состоящего иэ плашек, 25взаимодействующих с резьбой, уплотняющие элементы, расположенные между верхними и нижними опорами (2),Недостатком этой конфигурации является отсутствие стабильности усилия, необходимого при срыве пакера, что приводит кповреждению намытого гравийного фильтра,Целью изобретения является повышение эффективности устройства за счет обеспечения герметичности пакера иповышения качества создания гравийногофильтра путем предотвращения смятиярезьбы фиксирующих плашек и обеспечения их среза по телу резьбы, 40Поставленная цель достигается тем, чтов известном устройстве, включающем 1 е опорой 8 перемещается вниз относительно втулки 3, деформируя элементы 12- 13-14, Плашки 10 свободно перемещаются вдоль резьбы втулки 3. После снятия нагрузки опора 8 упирается в плашки 10, перемещению которых вверх препятствует резьба втулки 3. Элементы 12 - 13-14 остаются в деформируемом состоянии. Далее выполняется операция намывки гравия в зону фильтра. После создания гравийного фильтра производят срыв пакера вертикальным усилием, при этом происходит срезание плавки 10 и распакеровка. 2 ил. 1 з,п. Ф-лы фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой, содержащий корпус, связанные с последним верхнюю и нижнюю опоры, установленный между ними уплотнительный элемент, заключенную в корпус и связанную с ним втулку с наружной резьбой в верхней части и фиксирующие плашки с резьбовой поверхностью, установленные с возможностью взаимодействия своей резьбовой поверхностью с резьбой втулки. Оно снабжено патрубком, установленным концентрично внутренней поверхности втулки и связанным в нижней части с Фильтром, при этом втулка зафиксирована в верхней части срезным элементом относительно корпуса, патрубок зафиксирован в нижней части срезным элементом относительно втулки, а плашки выполнены из алюминия, и их резьбовая поверхность упрочнена, причем упрочнение резьбовой поверхности фиксирующих плашек выполнено электрической обработкой.На фиг. 1 показана верхняя часть устройства, продольное сечение пакера; на Фиг. 2 - нижняя часть - скважинный фильтр.Пакер содержит корпус 1, соединяемый переводной муфтой 2 с колонной насоснокомпрессорных труб (на Фиг. не показана). В корпусе 1 расположено основание 3, посредством четырех стопоров 4 соединенное с патрубком 5, В нижней части патрубка 5 нарезана резьба, с помощью которой он соединяется с надфильтровой трубой (на фиг, 1 не показана), В верхней части патрубка 5 имеется прорезь, в которую входит шпонка 6, закрепленная в корпусе 1, В верхней части основания 3 имеется канавка, в которой расположены стопоры 7, установленные в отверстии корпуса 1. В нижней части корпуса 1 на резьбе закреплена опора верхняя 8, а в полости, образованной расточкой корпуса 1 и опорой верхней 8, располагается фик 1776770сирующий механизм 9, состоящий иэ фиксирующих плашек 10, установленных на реэьбовой части основания 3 и прижатых к нему кольцевыми пружинами 11. Резьба, нарезанная на основании 3 и плашках 10, упорная и рассчитана на восприятие усилия, направленного снизу вверх.Фиксирующие плашки 10 изготовлены из материала с пределом прочности в 1,5 - 2 раза ниже, чем предел прочности материала основания 3. Например, плашки 10 - из алюминия, основание 3 из нормализованной стали. Резьбовая поверхность фиксирующих плашек 10 упрочнена, например, электрохимической обработкой таким образом, чтобы градиент механических свойств был отрицательным и более глубокие слои металла плашки обладали бы меньшей прочностью.В средней части основания 3 располагается уплотнение, состоящее из трех манжет - верхней 12, нижней 13 и средней 14, Манжеты 12, 13 изготовлены иэ резины с более высокой твердостью. чем манжеты 14. Набор манжет заключен между опорой верхней 8 и опорой нижней 15. Опора нижняя 15 установлена на основании 3 и соединена с ним стопорами 4.В нижней части патрубка 5 с помощью резьбовой муфты 16 (фиг. 2) присоединен корпус скважинного фильтра 17, в нижней части которого установлен фильтрующий элемент 18 (его тип и конструкция не существенны и на фиг, 2 показаны условно штриховкой крест на крест), В верхней чаСти корпуса 17 располагается втулка 19, закрепленная относительно него с помощью штифтов 20, рассчитанных на усилие среза Р 1. Внутри втулки 19 установлено седло 21, закрепленное относительно нее штифтом 22. Усилие среза штифта 22 Р 2 и выбирается из соотношения Рг = (1,5 - 1,75) Р 1. В корпусе 17, втулке 19 и седле 21 имеется ряд продольных отверстий 23, 24, 25, которые в исходном состоянии (когда штифты 20 и 22 не срезаны) совмещены. Седло 21 рассчитано на посадку шара 26, сбрасываемого в процессе сооружения гравийного фильтра.Гравийный фильтр образуется засыпкой гравия между фильтрующим элементом 18 и эксплуатационной колонной (на рисунке не показана), в которой располагается устройство.Пакер работает следующим образом; устройство спускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб, соединенной с корпусом 1 и переводником 2, Для исключения срабатывания пакера при случайных посадках инструмента во время спуска служат стопоры 7, К патрубку 5 муфтой10 15 20 25 30 3540 4555 16 присоединен корпус фильтра 17 с фильтрующим элементом 18. После установки их на забой производится нагружение пакера весом колонны насосно-компрессорных труб. Когда величина нагрузки составит 30 кН,срезаются стопоры 7 и корпус 1 вместе с опорой верхней 8 перемещается относительно основания 3, деформируя при этом манжеты 12, 1, 14, наружный диаметр которых увеличивается, В результате перекрывается радиальный зазор между корпусом 1 пакера и эксплуатационной колонной (на фиг. не показана), При перемещении корпуса 1 вйиз, фиксирующие плашки 10 свободно перемещаются относительно резьбы на основании 3, прижимаемые к нему кольцевыми пружинами 11. После снятия сжимающей нагрузки опора верхняя 8 своим торцом упирается в торец фиксирующих плашек 10, перемещению которых вверх препятствует упорная резьба. В результате манжеты 12, 13, 14 остаются в сжатом состоянии,Далее выполняется операция намывки гравийного фильтра, заключающаяся в заполнении гравием кольцевого пространства между эксплуатационной колонной (не показана) и корпусом скважинного фильтра 17 и фильтрующего элемента 18, Жидкость-носитель с гравием заканчивается по внутренней полости насосно-компрессорных труб через корпус 1, патрубок 5, корпус скважин- ного фильтра 17 и через отверстия 23, 24, 25 выносится в кольцевое пространство. В кольцевом пространстве гравий оседает, образуя гравийную обсыпку, а жидкость-носитель поглощается продуктивным пластом,После завершения процесса намывки гравия в колонну насосно-компрессорных труб бросают шар 26, который, пройдя черезпатрубок 5, садится на седло 21 (показан пунктиром на фиг, 2). При поднятии давления до величины Р 1 происходит срез штифтов 20 и втулка 19 перемещается вниз, перекрывая окно 23, В нижнем положении втулка 19 упирается в расточку корпусаскважинного фильтра 17, Дальнейшее увеличение давления жидкости приводит к срезанию штифта 22, седло 21 вместе с шаром 26 смещается относительно втулки 19 и падает в корпус фильтра 17. В результате всехэтих операций пластовая жидкость может проникать во внутреннюю полость эксплуатационной колонны только через гравийную обсыпку и фильтрующий элемент 18, После создания гравийного фильтра производятсрыв пакера, Для этого посредством колонны насосно-компрессорных труб к корпусуприкладывают усилие, направленное вверх, в результате чего зубцы резьбы сре заются по телу фиксирующей плашки 10,1776770 ауСоставитель Н,АнаничевТехред М.Моргентал Корректор Е.Папп Редактор ГЗаказ 4104 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4(5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 При этом, иэ-за поверхностного упрочнения зубцов резьбы плашки 10 отсутствует их смятие и искажение профиля, а разрушение происходит у основания. Таким образом обеспечивается строгое нормирование усилия и соответствие его расчетному значению. Это позволяет исключить смещение фильтра и гравийной обсыпки относительно эксплуатационной колонны,После возвращения фиксирующих плашек 10 в верхнее положение относительно основания 3 радиальные размеры деформированных ранее манжет 12, 13, 14 уменьшаются. Вращая колонну насосно-компрессорных труб вместе с пакером, отвинчивают резьбовое соединение основания 5 снадфильтровойтрубой, Крутящий момент при этом передается шпонкой 6.В случае аварийной ситуации, когда не удается отсоединить патрубок 5 от надфильтровой трубы, к пакеру прикладывают усилие (порядка 200 кН), направленное вверх, В результате стопоры 4 срезаются и основание 3 перемещается вместе со всеми деталями пакера относительно патрубка 5 вверх. При этом патрубок 5 вместе с надфильтровой трубой и фильтром остается в скважине, а пакер с колонной насосно-компрессорных труб извлекается из скважины.Формула изобретения 1. Устройство для создания скважинного гравийного фильтра, включающее фильтр и установленный над ним нажимной пакер с опорой на забой, содержащий корпус, связанный с последним верхнюю и нижнюю опоры, установленный между ними уплотни тельный элемент, заключенную в корпус исвязанную с ним втулку с наружной резьбой в верхней части и фиксирующие плашки с резьбовой поверхностью, установленные с возможностью взаимодействия своей резь бовой поверхностью с резьбой втулки, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности устройства за счет обеспечения герметичности пакера и повышения качества создания гравийного 15 фильтра путем предотвращения смятиярезьбы фиксирующих плашек и обеспечения их среза по телу резьбы, оно снабжено патрубком, установленным концентрично внутренней поверхности втулки и связан ным в нижней части с фильтром, при этомвтулка зафиксирована в верхней части срезным элементом относительно корпуса, патрубок зафиксирован в нижней части среэным элементом относительно втулки, а 25 плашки выполнены из алюминия и их резь. бовая поверхность упрочнена. 2, Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что упрочнение резьбовой поверх ности фиксирующих плашек выполненоэлектрохимической обработкой.