Результат интеллектуальной деятельности: ЯКОРЬ ГИДРОДОМКРАТА ДЛЯ УСТАНОВКИ ПРОФИЛЬНОГО ПЕРЕКРЫВАТЕЛЯ В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устройствам для фиксации оборудования в скважине, например домкратов.

Известен «Способ изоляции зон осложнения бурения скважины и устройство для его осуществления» (патент RU №2344268, МПК E21B 29/10, опубл. Бюл. №2 от 20.01.2009 г.). Устройство для осуществления способа изоляции зон осложнения бурения скважины, включающее профильный перекрыватель с цилиндрическими участками и резьбовыми соединениями, дорнирующую головку, состоящую из нескольких секций, установленных ступенчато с уменьшающимися по диаметру в сторону раздачи дорнирующими элементами, установленный в нижнем конце перекрывателя башмак с обратным клапаном и захватываемым при его отсоединении от перекрывателя элементом, жестко связанные между собой захватывающий элемент, якорный узел и узел соединения с бурильными трубами, при этом устройство снабжено дополнительным якорным узлом и гидродомкратом, содержащим полые гидроцилиндры и соосно подвижный относительно них полый шток с кольцевыми поршнями, жестко соединенный верхним концом с якорным узлом, а нижним - с захватывающим элементом, полости которых гидравлически сообщены между собой и с полостью перекрывателя, при этом захватывающий элемент выполнен с упором для подвески перекрывателя и снабжен перепускным клапаном, перекрывающим полость штока при перемещении его вниз относительно перекрывателя, причем дополнительный якорный узел установлен на нижнем конце штока, а дорнирующая головка жестко связана с гидроцилиндрами и скомпонована из одной гидравлической секции, сообщенной с полостью штока секции, и не менее одной механической.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Способ и устройство изоляции зон осложнения бурения скважины профильным перекрывателем с цилиндрическими участками» (патент RU №2374424, E21B 29/10, опубл. Бюлл. №33 от 27.11.2009). Устройство изоляции зон осложнения бурения скважины профильным перекрывателем с цилиндрическими участками, 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, при этом оно дополнительно содержит якорный узел, состоящий из верхней и нижней секций, выполненный с возможностью взаимодействия со стенками скважины или профильного перекрывателя при повышении внутреннего давления, и установленный 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 лорнирующие 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 этих якорных узлов являются то, что выход поршней якоря происходит только после создания во внутренней полости гидравлического давления. В это же самое время начинает работать гидродомкрат и проскальзыванию поршней якоря относительно стенок скважины или внутренних стенок трубы препятствует только вес входящих в состав колонны утяжеленных бурильных труб, т.е. приходится набирать большое количество этих труб, которые специально нужно завозить на скважину.

Кроме того, может получиться так, что после сброса гидравлического давления из-за разности статического уровня жидкости, поршни якорей могут не вернуться в исходное транспортное положение, что может привести к аварийной ситуации. Для исключения этого эффекта необходим дополнительный уравнивающий клапан, что влечет за собой удорожание и усложнение оборудования и, как следствие, снижение надежности в целом.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание такой конструкции якоря, которая способна исключить самопроизвольное заякоривание в процессе спуска оборудования в скважину, надежно зафиксировать его в заданном интервале и гарантированно вернуть заклинивающие элементы якоря в транспортное положение.

Техническая задача решается якорем гидродомкрата для установки профильного перекрывателя в скважине, включающим полый корпус с верхней резьбой для соединения с колонной труб, выдвижные плашки и нижнюю резьбу для соединения с гидродомкратом.

Новым является то, что нижняя резьба выполнена на полом толкателе, телескопически снизу вставленным с возможностью продольного перемещения вверх на корпус, на котором выполнены конусные выборки, сужающиеся книзу, а плашки оснащены изнутри наклонными поверхностями, выполненными с возможностью перемещения по конусным выборкам корпуса вверх вместе с толкателем, которым подперты снизу с возможностью радиального перемещения, при этом внутри толкателя размещены упругие элементы, поджимаемые сверху корпусом, а снизу упором с гильзой, расположенной изнутри упругих элементов и вставленной в корпус с возможностью продольного перемещения, причем толкатель снизу оснащен регулировочным винтом, поджимающим упор.

На чертеже изображен якорь с осевым разрезом в транспортном положении.

Якорь включает в себя полый корпус 1 с верхней резьбой 2 для соединения с колонной труб (на фиг. не показана) и нижней резьбой 3 для соединения с гидродомкратом (на фиг. не показан), выполненной на полом толкателе 4, который телескопически с возможностью продольного перемещения вверх вставлен на корпус 1, на котором выполнены конусные выборки 5, сужающиеся книзу и взаимодействующие с выполненными изнутри наклонными поверхностями 6 выдвижных плашек 7 с возможностью перемещения по конусным выборкам 5 корпуса 1 вверх вместе с полым толкателем 4. Причем выдвижные плашки 7 соединены снизу с полым толкателем 4 с возможностью радиального перемещения, а внутри полого толкателя 4 размещены упругие элементы 8, поджатые сверху полым корпусом 1, а снизу упором с гильзой 9, расположенной изнутри упругих элементов 8 и вставленной в полый корпус 1 с возможностью продольного перемещения, причем полый толкатель 4 снизу оснащен регулировочным винтом 10, поджимающим упор с гильзой 9.

Устройство работает следующим образом.

Компоновку (на фиг. не показана) - колонну бурильных труб, якорь, гидродомкрат, дорн и профильный перекрыватель спускают в скважину до необходимого интервала и расширяют гидравлическим давлением профильный перекрыватель (на фиг. не показан). Чтобы не произошло несанкционированного выхода плашек 7 из транспортного положения в рабочее во время спуска компоновки в скважину, упругие элементы 8 предварительно поджаты регулировочным винтом 10 через поджимающий упор с гильзой 9. По достижении дорнами участков профильного перекрывателя, требующих дополнительного усилия, например, раздачи и калибровки цилиндрических участков и резьбовых соединений (на фиг. не показаны), разгружают колонну труб. В результате цилиндры и поршни гидродомкрата сдвигаются, переводя гидродомкрат в рабочее положение. При дальнейшей разгрузке полый корпус 1, соединенный с колонной труб резьбой 2, преодолевая усилие упругих элементов 8 через упор с гильзой 9, начинает перемещаться вниз относительно полого толкателя 4, соединенного резьбой 3 с гидродомкратом. При этом плашки 7, соединенные снизу с полым толкателем 4, взаимодействуя наклонными поверхностями 6 с соответствующими конусными выборками 5 корпуса 1, расширяются по диаметру, в результате чего происходит фиксация якоря с гидродомкратом относительно стенок скважины или профильного перекрывателя. Далее в колонне труб создают избыточное давление, которое раздвигает поршни гидродомкрата, и дорн начинает калибровать резьбовые участки. Причем чем сильнее корпус гидродомкрата давит на полый толкатель 4 якоря, тем сильнее фиксируются плашки 7 относительно стенок скважины или профильного перекрывателя. После раздачи дорном резьбового или цилиндрического участка профильного перекрывателя сбрасывают избыточное гидравлическое давление и тянут колонну труб вверх. При этом плашки 7 перемещаются вниз по конусным выборкам 5 корпуса 1, возвращаясь в транспортное положение. Далее компоновку спускают до следующего резьбового соединения и операцию повторяют.

Предлагаемая конструкция якоря гидродомкрата для установки профильного перекрывателя в скважине способна исключить самопроизвольное заякоривание в процессе спуска оборудования в скважину, надежно зафиксировать его в заданном интервале и гарантированно вернуть заклинивающие элементы якоря в транспортное положение.