Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПЛАСТОВ В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для изоляции пластов в скважине при ее креплении.

Известно устройство для изоляции пластов в скважине, включающее полый корпус с радиальным отверстием, перекрытым полым срезным штифтом, пакер гидравлического действия, втулку, установленную на корпусе и образующую с ним кольцевую полость, рабочую втулку, размещенную в кольцевой полости, переключатель положения устройства с фигурным пазом и пальцем, один конец которого связан с корпусом, а другой конец размещен в фигурном пазе (RU 2182957, 27.05.2002).

Недостатком известного устройства является его низкая надежность работы, обусловленная необходимостью заполнения полости уплотнительного узла через отверстие полого срезного штифта с малой пропускной способностью. Кроме того, нарушение герметичности устройства, что вероятно в зоне пальца, в процессе цементирования может привести к преждевременному срабатыванию уплотнительного узла и в результате к аварийной ситуации.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы устройства и расширение области его применения.

Необходимый технический результат достигается тем, что устройство для изоляции пластов в скважине включает полый корпус с верхним радиальным отверстием, по меньшей мере одним, перекрытым полым срезным штифтом, нижним радиальным отверстием, по меньшей мере одним, перекрытым кольцевой подпружиненной втулкой с внутренней кольцевой проточкой, наружным продольным пазом, по меньшей мере одним, кожух, помещенный снаружи корпуса и образующий с ним кольцевую камеру, переключатель положений устройства с профилированным пазом, в котором помещена часть полого срезного штифта снаружи корпуса, пакер, помещенный в нижней части устройства ниже профилированного паза корпуса, при этом кольцевая втулка и переключатель положений устройства соединены между собой подвижным соединением и помещены в кольцевой камере с возможностью перемещения, при гидравлическом сообщении полости корпуса с кольцевой камерой, по коду переключателя, один из которых обеспечивает такое положение устройства, при котором полость корпуса гидравлически сообщена с полостью пакера через нижние отверстия корпуса, внутреннюю кольцевую проточку кольцевой втулки и наружный продольный паз корпуса.

На фиг.1 изображено устройство в исходном транспортном положении, на фиг.2 - схема различных позиций устройства.

Устройство (см. фиг.1) включает полый корпус 1 с верхним радиальным отверстием 2, по меньшей мере одним, перекрытым полым срезным штифтом 3, нижним радиальным отверстием 4, по меньшей мере одним, перекрытым кольцевой подпружиненной втулкой 5 с внутренней кольцевой проточкой 6, наружным продольным пазом 7, по меньшей мере одним, кожух 8, помещенный снаружи корпуса 1 и образующий с ним кольцевую камеру 9, переключатель положений устройства 10 с профилированным пазом 11, в котором помещена часть полого срезного штифта 3 снаружи корпуса 1. В нижней части устройства ниже профилированного паза 7 корпуса 1 помещен пакер 12 (показан условно). Кольцевая втулка 5 и переключатель положений устройства 10 соединены между собой подвижным соединением и помещены в кольцевой камере 9 с возможностью перемещения по коду переключателя 10 при гидравлическом сообщении полости корпуса 1 с кольцевой камерой 9. Один из кодов переключателя 10 обеспечивает такое положение устройства, при котором полость корпуса 1 гидравлически сообщена с полостью пакера 12 через нижние отверстия 4 корпуса 1, внутреннюю кольцевую проточку 6 кольцевой втулки 5 и наружный продольный паз 7 корпуса 1.

Кроме того, кольцевая втулка 5 имеет радиальные отверстия 13, а переключатель положений устройства 10 имеет кольцевую канавку 14. В радиальных отверстиях 13 и кольцевой канавке 14 помещены шарики 15, обеспечивая подвижное соединение кольцевой втулки 5 и переключателя положений устройства 10.

Кольцевая втулка 5 подпружинена пружиной 16, например, относительно пакера 12. Эта втулка может быть подпружинена относительно корпуса 1 или кожуха 8.

Для обеспечения герметичности устройства предусмотрены уплотнительные элементы, например кольца 17.

Позициями П1-П6 (на фиг.2) обозначены различные положения переключателя, а именно:

П1 - транспортное положение;

П2 - положение после прохождения через устройство разделительной пробки;

П3 - положение после сброса давления в обсадной колонне;

П4 - положение в момент приведения в действие пакера;

П5 - положение после сброса давления в обсадной колонне;

П6 - страховочное положение для непредвиденного повышение давления, например, при ремонтных работах в скважине.

Устройство работает следующим образом. После спуска обсадной колонны с устройством по изобретению в скважину и закачки в колонну расчетного объема тампонажного раствора в эту колонну пускают разделительную пробку (на фиг. не показана), которая, срезая полый штифт 3, перемещается вниз по обсадной колонне до посадки на «стоп»-кольцо. После срезания полого штифта 3 жидкость из полости колонны, под действием избыточного давления поступая в кольцевую камеру 9, частично перемещает переключатель 10 и кольцевую втулку 5, сжимая при этом пружину 16. Часть полого штифта 3, находящаяся в профилированном пазе 11 переключателя 10, проворачивает последний в позицию 2 - П2 (см. фиг.2), в котором он остается до окончания процесса цементирования скважины. При этом клапанная система пакера остается закрытой, т.к. кольцевая втулка 5 частично перемещается по корпусу, и разгерметизации уплотнительного кольца не происходит. После окончания процесса цементирования скважины давление в обсадной колонне снимают, и кольцевая втулка 5, под действием сжатой пружины 16 частично проворачивая переключатель 10, устанавливает его в позицию 3 - ПЗ. При повторном повышении давления в обсадной колонне переключатель 10 и кольцевая втулка 5, сжимая пружину 16, перемещаются, переключатель при этом занимает позицию 4 - П4, т.е. происходит увеличенный ход кольцевой втулки 5, и жидкость через нижние радиальные отверстия 4, кольцевую проточку 6, совмещенную с продольным пазом 7, по меньшей мере одним, поступает в полость уплотнительного элемента пакера 12 с необходимым расходом жидкости.

После сброса давления в колонне кольцевая втулка 5, под действием пружины 16 частично проворачивая переключатель 10, устанавливает его в позицию 5 - П5. При дальнейших повышениях давления в обсадной колонне (например, ремонтных работах в скважине) происходит осевое перемещение переключателя 10 в позицию 6 - П6. При этом доступ жидкости к уплотнительному элементу пакера 12 исключен.