Устройство для перекрытия кольцевого пространства в обсадной колонне

(11) 754044 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическихРеслубликОпубликовано 07.08.80. Бюллетень29Дата опубликования описания 15.08.80 по делам изооретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКРЫТИЯ КОЛЬЦЕВОГО ПРОСТРАНСТВА В ОБСАДНОЙ КОЛОННЕНастоящее изобретение относится к области бурения скважин, в частности, к устройствам для изоляции участков скважин.Известно устройство для перекрытия кольцевого пространства в обсадной колонне, включающее верхний и нижний уплотнительные элементы, закрепленные иа колонне труб, размещенной в обсадной колонне, и механизм приведения уплотнительных элементов в рабочее положение 11.Недостатком устройства является то, что его уплотнительные элементы имеют наружный диаметр незначительно меньший внутреннего диаметра обсадной колонны, что затрудняет спуск и подъем такого устройства.Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для перекрытия кольцевого пространства в обсадной колонне, включающее несущую колонну, размещенный на ней с возможностью аксиального перемещения кожух.с верхними и нижними конусами и уплотнительными элементами 2.Недостатком известного устройства является то, что для создания нагрузки на уплотнительные элементы необходимо иметь жесткую опору, что ограничивает область его применения и снижает надежность работы от механических воздействий.Целью настоящего изобретения является повышение надежности работы устройства в скважинах различной конструкции без 5 опоры. Поставленная цель достигается тем, чтоустройство снабжено плунжером, который размещен в несущей колонне, распорные конусы установлены на кожухе, который вы полнен заглушенным снизу и с косыми прорезями и радиальными заливочными отверстиями, под которые выполнены заливочные отверстия в несущей колонне, а уплотнительные элементы выполнены в виде разрезных колец, один конец которых закреплен на соотвествующем конусе, а другой - на несущей трубе через косые прорези кожуха; верхний конус выполнен с камерой, а несущая колонна - с дополнительным радиальным отверстием для сообщения ее внутрен него пространства с камерой, причем междуотверстиями несущей колонны установлено посадочное седло; плунжер выполнен с подпружиненной откидной пробкой в верхней части, открываюшей заливочные отверстия754044 3несущей колон,ы после пс рскрытия кольцевого пространства в обсадной клонне.На фиг. 1 изображен оощий вид устройств на фиг. 2 шо рабочее положение; на (1 и. 3 -- .зам нос ГЯжение КОжъха и не. сущей кол и на фиг. 4 - взаимное положеие к кука и плункера.Устройство для перекрытия кольцевого пространства в обсадни колонне включает в себя кжух 1, концентрично посаженный на нижо часть несуцей колонны труб 2, с верхним уплотнительным элементом 3 и нижним уплотнительным элементом 4. Кожух 1 имеет верхний распорный конус 5 и нижний распорный конус 6, между которыми в теле кожуха 1 выполнено окно 7. Каждый из уплотннтельных элементов 3 и 4 вьшлнен в виде разрезного цилиндрическг кльца из эластичного материала, арми- рованого стальными упругими полосами, прячь м концы разрезного кольца каЖдого из уплотнительных элементов 3 и 4 выполнены со скосами 8, прилегающими друг к другу при осевом сжатии уплотнительных элементов 3 и 4. Верхний конец разрезного кольца каждого уплотнительного элемента 3 и 4 шарнирно закреплен креплениями 9 на соответствующем распорном конусе 5 и 6, Нижний конец разрезного кольца каждого уплотнительного элемента 3 и 4 через пазы 1 О, выполненные в корпусе 1, шарнирно закреплен нижним креплением 11 на нижней части несущей колонны 2, причем пазы 10 в корпусе 1 выилиепы со скосом по отношению к вертикальной оси, чтобы в рабочем положеии при перекрытии кольцевого пространс 1 ва обсадной колонны скошенные плоскости 8 уплотнительных элементов 3 и 4 плотно прилегали друг к другу (см, фиг. 2), а в транспортном положении (фиг. 1) разрезье кольца уплотнительных элементов 3 и 4 хватывали тело кожуха 1.Внутри кожуха помещен плунжср 12, размещенньй в колонне труб 2 с скользящей посадкой. Плунжер 12 выполнен с откидным элементом 13 в верхней части, подиужиненной пружиной 14, причем плскость среза 15 откидного элемента 13 повторяет плоскость среза окна 7. В теле нижней части несущей колонны 2 выполнено окно 16, по конфигурации повторяющее окно в кожухе 1 и совпадающее с ним в рабочем положении при перекрытии кольцевого пространства в обсадной колонне (см. фиг. 2) .Кроме того, в несущей колонне 2 выше окна 16 имеются отверстия 17, сообщающие в рабочем положении устройства внутреннюю полость колонны 2 с полостью камеры реверса 18, выполненной в кожухе 1 выше верхнего распорного конуса 5. Непосредственно под отверстиями 17 во внутренней полости несущей колонны 2 выполнено кольцевое седло 19. 4Устройство действует следующим образом.В транспортное положение (фиг. 1 и фиг. 3) устройство для перекрытия кольцевого пространства в обсадной колонне приводят поступательным перемещением кожуха 1 вдоль несущей колонны 2 так, чтобы нижнее крепление 11 каждого уплотнительного элемента 3 и 4 упиралось в нижнюю часть паза 10.При этом уплотнительные элементы 3 и 4 будут охватывать внутреннюю поверхность тела кожуха 1 в виде витков цилиндрической спирали, внутренний диаметр которой будет равен или немногим больше наружного диаметра тела кожуха 1, а наружный диаметр будет больше внутреннего на толщину уплотнительного элемента 3 или 4, но меньше внутреннего диаметра обсадной колонны 20, благодаря чему устройство может свободно проходить внутри обсадной колонны 20. 20Окно 7 в кожухе будет перекрыто теломнижней части колонны 2.В таком виде, как показано на фиг. 1,устройство для перекрытия кольцевого пространства в обсадной колонне опускают на г колонне 2 в обсадную колонну 20 на глубину, необходимую для производства работ.В случае манжетного цементирования отверстие 21 в обсадной колонне 20 предпочтительно заранее, в процессе обсадки обозначить упором 22, как показано на фиг. 2.После того, как устройство опустят воосадную колонну 20 на необходимую глубину, в несущую колонну 2 под давлением подают рабочую жидкость (например, при ма;отпой цементации - цементный растол давлением рабочей жидкости наплунжер 12 кожух 1 устройства перемещается вдоль нижней части колонны 2, причем скошенные плоскости 8 уплотнительных элементов 3, 4 у каждого разрезного кольца 40 плотно сходятся друг с другом, как показано на фиг. 2. Наружный диаметр образовавшегося при этом кольца каждого уплотнительного элемента 3 и 4 будет равен сумме диаметра рабочей поверхности конуса 5 и 6 и толщины уплотнительного элемента 3, 4.Разность между суммой диаметра рабочей поверхности конуса 5 и 6 и толщины уплотнительного элемента 3 и 4 и внутренним диаметром обсадной колонны компенсируется упругими свойствами эластичного упи .отнительного элемента 3 и 4. Внутренняя поверхность кольца каждого уплотнительного элемента 3 и 4 плотно облегают рабочую поверхность соответствующего распорного конуса 5 и 6 и распирается ею.Верхний и нижний уплотнительные элементы приводятся в рабочее положение одновременно, чем обеспечивается надежное пере7540 5крытие кольцевого пространства в обсадцои колонне 20 между уплотнительными элсментами 3 и 4. Когда устройство полностью приведено в рабочее положение и кольцевое пространство в обсадной колонне перекрыто, показанное на фиг. 2 окно 16 в нижней части колонны устанавливается между откидным элементом 13 плуцжера 12 и окном 7 в кожухе 1, Давлением рабочей жидкости откидной элемент 13 плунжера 12 выорасывается в кольцевое пространство между кожухом 1 устройства и обсадной колонной 20, гидравлически сообщая тем самым полость колонны труб 2 с этим кольцевым пространством, и через отверстие 21 в обсадной колон не 20 - с затрубным пространством скважины,Этот момент определяется резким падением давления в несущей колонне 2, благодаря чему осуществляют контроль за перекрытием кольцевого пространства в обсадной колонне 20.Для извлечения устройства из обсадной колонны 20, в колонну 2 с поверхности опускают шарик, который при посадке на кольцевое седло 19 перекрывает полость нижней части колонны 2 ниже отверстия 17 в колонне 2. Давление рабочей жидкости через отверстия7, воздействуюшее на стенки камеры реверса 18, способствует поступательному перемещению кожуха 1 вдоль колонны 2, приводя устройство в транспортное положение, показанное на фиг. 1.Приведение устройства в транспортное положение контролируется но рез со гу повышению давления в колонне труб 2. 6Формула изобретения. Устройство для перекрытия кольцсногопространства в обсадной колонне, вкл 1 с 1 чаюгцее несущую колонну, размегценный ца нейс возможностью аксиальцого перемсшсицякожух с распорными конусами и уплотцитсль 5ными элементами, от.гичаюгиееея тем,;то,с целью повышения надежности работы устройства в скважинах различной конструкциибез опоры, оно снабжено плуцжером, который размещен в несущей колонне, расцорные конуса установлены ца кожуе, которыйвыполнен заглушенным снизу и с косымипрорезями и радиальными заливочцыми отверстиями, под ко 1 орые выполнены заливочные отверстия в несущей колонне, а уплотнительчые элементы выполнены в видеразрезных колец, один конец которы закреплен на соответствующем конусе, а другой -ца несугцей трубе через косые прорезг кожу 2. У:тройство по п. 1, от,гичакниееея тем,что всрций конус выполнен с камерой, а несугцая кслонна - с дополнительным радиальным отверстием для сообгцения ее внутритрубного пространства с камерой, причеммежду отверстиями несущей колонны установлено посадочное седло.25 3. Ус-,ройство по п. 1, от.гичаюяеесятем-с цлунжер выполнен с подпружиненсой скн спой пробкой в верхней части, открывающей залцвочные отверстия несущейколонны после перекрытия кольцевого пространств в обсадной колонне.30Источники информации,принятые во внимание прц экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЛсг 578432, кл, Е 21 В 33/12, 1975,2 йцев Ю. В. ц др. Пакеры и техноло.чес семы и установок. М., ВНИИ ЭИГСоставительТехред К. ШуТираж 526 Государст лам изоб ква, Ж Патент,ен ного ком итет етений и откр 5, Раугнская нУжгород, л. 14Ц