Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ ПРОФИЛЬНОГО ПЕРЕКРЫВАТЕЛЯ В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к бурению и ремонту скважин и предназначено, в частности, для расширения и калибровки устройств из профильных труб.

Известно «Устройство для установки профильного перекрывателя в скважине» (патент RU №2249090, Е21B 29/10, опубл. Бюл. №9 от 27.03.2005 г.), включающее последовательно соединенные дорнирующие узлы, содержащие корпусы, имеющие центральные каналы и плашки, имеющие возможность нахождения в рабочем и нерабочем положениях, при этом центральные каналы дорнирующих узлов выполнены проходными, а каждый из дорнирующих узлов снабжен штоком, размещенным в центральном проходном канале корпуса и взаимодействующим с плашками посредством уплотненных относительно стенок корпуса толкателей, при этом плашки закреплены в наклонных пазах корпуса, штоки верхних дорнирующих узлов подпружинены в сторону удерживания плашек в нерабочем положении, а нижних - в сторону рабочего положения, а максимальный диаметр окружности, описанный вокруг каждого дорнирующего узла в их рабочем положении, уменьшается от верхнего узла к нижнему.

Недостатками данного устройства является то, что оно сложно в изготовлении, имеет низкую надежность из-за наличия большого количества сопрягаемых деталей, при этом возможно «затекание» материала профильной трубы между плашками, что ухудшает герметичность установки профильного перекрывателя и уменьшает его внутренний диаметр.

Наиболее близким к предлагаемому является «Способ и устройство изоляции зон осложнения бурения скважины профильным перекрывателем с цилиндрическими участками» (патент RU №2374424, Е21B 29/10, опубл. бюл. №33 от 27.11.2009 г.), включающее профильный перекрыватель с цилиндрическими участками и резьбовыми соединениями, установленный на нижнем конце перекрывателя башмак с обратным клапаном и ловильной головкой вверху, расширяющую головку, состоящую из нескольких секций, установленных друг над другом с уменьшающимися по диаметру рабочими поверхностями в сторону перекрывателя, и содержащую сверху узел соединения с колонной труб, а снизу замковый механизм, герметично соединенный с верхним концом перекрывателя, с ловителем внизу под ловильную головку башмака, кроме того, дополнительно содержит якорный узел, состоящий из верхней и нижней секций и выполненный с возможностью взаимодействия со стенками скважины или профильного перекрывателя при повышении внутреннего давления, и установленные последовательно ниже гидродомкрат, состоящий из соединенных соосно полых поршней и цилиндров, гидравлического центратора и перепускного клапана, расположенного выше расширяющей головки, секции которого выполнены в виде пуансонов с уменьшающимися от секции к секции в сторону перекрывателя рабочими максимальными диаметрами, причем каждый пуансон выполнен из корпуса с центральным каналом и расширяющимися от перекрывателя направляющими, на которых с возможностью ограниченного перемещения установлены дорнирующие вставки, подпираемые снизу от перекрывателя толкателем, причем на корпусе последнего от перекрывателя пуансона размещен цилиндр, сообщенный с центральным каналом корпуса, с кольцевым поршнем, взаимодействующим сверху с толкателем и выполненным с возможностью ограниченного осевого перемещения при тарированной нагрузке благодаря фиксатору, а на корпусе остальных дорнов размещены пружины сжатия, опирающиеся каждая снизу на свой упор, а сверху - на толкатели, при этом перепускной клапан выполнен в виде полой корпусной втулки с цилиндрическим сужением и полого штока, вставленного телескопически с возможностью ограниченного перемещения в корпусную втулку и оснащенного снизу ниппелем, герметично взаимодействующим с цилиндрическим сужением корпусной втулки, причем ниппель оснащен обратным клапаном, перекрывающим проходной канал, выше обратного клапана ниппеля выполнены радиальные отверстия, выполненные с возможностью герметичного перекрытия кольцевым сужением при перемещении штока вниз относительно корпусной втулки, кольцевое сужение которого оснащено каналами, сообщающими внутреннюю полость корпусной втулки над кольцевым сужением с внутренней полостью под кольцевым сужением, при этом корпусная втулка и шток соединены соответственно с корпусом верхней секции дорнирующей головки и гидравлическим центратором.

Недостатками данного устройства являются неравнопрочная конструкция корпуса пуансона (верхняя и нижняя резьбы), обусловленная конструктивными особенностями, что может привести к аварийной ситуации в процессе раздачи пуансоном профильного перекрывателя, а также во время подъема инструмента в случае подклинивания, кроме того, невозможность замены дорнирующих узлов без полной разборки пуансона и компоновки инструмента, что увеличивает время простоя в процессе работы по установке перекрывателя и, соответственно, происходит удорожание работ в целом.

Технической задачей изобретения является создание простой и надежной конструкции устройства для установки профильного перекрывателя в скважине, выполняющей качественное дорнирование профильного перекрывателя, способной многократно выполнять свои функции без возникновения аварийных ситуаций, в результате деформаций и механических повреждений, а также позволяющей проводить плановую замену дорнирующих узлов в процессе работы, с минимальной разборкой в полевых условиях за короткий промежуток времени.

Техническая задача решается устройством для установки профильного перекрывателя в скважине, включающим корпус с верхним и нижним переводниками, направляющими на наружной поверхности, расширяющимися снизу вверх дорнирующими вставками, выполненными с возможностью ограниченного продольного перемещения при помощи толкателей вдоль направляющих, и расположенный ниже направляющих цилиндр с кольцевым поршнем, взаимодействующим с толкателями и выполненным с возможностью ограниченного перемещения вверх при тарированной нагрузке благодаря регулятору.

Новым является то, что цилиндр жестко соединен с нижним переводником, корпус снаружи оснащен упором, а регулятор выполнен в виде пружины, установленной между упором корпуса и кольцевым поршнем для его прижатия вниз.

На чертеже изображен дорнирующий узел, входящий в состав устройства для установки профильного перекрывателя в скважине, с частичным продольным разрезом.

Устройство для установки профильного перекрывателя (на чертеже не показан) в скважине, включающее дорнирующий узел 1 (см. чертеж), который содержит корпус 2, имеющий центральный проходной канал 3, верхний 4 и нижний 5 переводники, направляющие 6, расположенные на наружной поверхности корпуса 2, расширяющиеся снизу вверх, дорнирующие вставки 7, выполненные с возможностью ограниченного продольного перемещения при помощи толкателей 8 вдоль направляющих 6, и расположенный ниже направляющих 6 цилиндр 9 с кольцевым поршнем 10, взаимодействующим с толкателями 8 и выполненным с возможностью ограниченного перемещения вверх при тарированной нагрузке благодаря пружине 11, выполняющей функцию регулятора. Кроме того, цилиндр 9 жестко соединен с нижним переводником 5, например посредством резьбы 12, а пружина 11 установлена между упором 13 корпуса 2 и кольцевым поршнем 10 для его прижатия вниз. Полость 14, образованная между наружной стенкой цилиндра 9 и внутренней стенкой переводника 5, сообщается с центральным проходным каналом 3 с помощью канала 15.

Устройство работает следующим образом.

Дорнирующий узел 1 своей верхней 16 резьбой соединяется со скважинным оборудованием (на чертеже не показано) и нижней 17 с другими дорнирующими узлами (на чертеже не показаны), после чего спускаются в скважину (на чертеже не показана). При этом дорнирующие вставки 7 для уменьшения наружного диаметра и исключения их взаимодействия со стенками скважины во время спуска за счет усилия пружины 11, через кольцевой поршень 10 и толкатели 8 поджаты вниз и находятся в транспортном положении.

При достижении предварительно установленного гидравлическим расширением профильного перекрывателя, через центральный проходной канал 3 корпуса 2 начинают прокачивать жидкость, которая через канал 15 попадает в полость 14 и, создавая там избыточное давление, начинает преодолевать усилие пружины 11. Кольцевой поршень 10 при этом передвигается вверх относительно цилиндра 9, а толкатели 8, взаимодействующие с кольцевым поршнем 10, выводят дорнирующие вставки 7 в рабочее положение, передвигая их по направляющим 6, а их диаметр d при этом становится максимальным.

Затем начинают разгружать колонну труб (на чертеже не показана) вместе с инструментом. При этом дорнирующие вставки 7 дорнируют и плотно прижимают профильный перекрыватель к стенкам скважины под весом колонны труб. После того, как полностью прошли профильный перекрыватель и прижали к стенкам скважины, перестают прокачивать промывочную жидкость. За счет усилия пружины 11, дорнирующие вставки 7, перемещаясь по направляющим 6 вниз, возвращаются в исходное транспортное положение, а инструмент поднимают на устье скважины.

При необходимости замены дорнирующих вставок 7 нижний переводник 5 частично отвинчивают по резьбе 12, при этом за счет усилия пружины 11 кольцевой поршень 10 с толкателями 8 передвигается вниз и толкатели 8 выходят из зацепления с дорнирующими вставками 7. Также в крайнем нижнем положении дорнирующие вставки 7 выходят из зацепления с направляющими 6 и легко извлекаются. Установку новых дорнирующих вставок 7 производят в обратной последовательности. Такая замена не требует много времени и полной разборки устройства, кроме этого, нет необходимости применения специального инструмента, такого как гидравлические ключи и т.д.

Предложенная конструкция устройства для установки профильного перекрывателя в скважине позволяет выполнять качественное дорнирование профильного перекрывателя, выполнять свои функции без возникновения аварийных ситуаций в результате деформаций и механических повреждений, а также позволяет проводить плановую замену дорнирующих узлов в процессе работы с минимальной разборкой в полевых условиях за короткий промежуток времени.