Результат интеллектуальной деятельности: БАШМАК ДЛЯ УСТАНОВКИ ПРОФИЛЬНОГО ПЕРЕКРЫВАТЕЛЯ В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к области бурения скважин, в частности к устройствам для установки профильных перекрывателей при изоляции ими зон осложнений при бурении.

Известно устройство «Башмак для установки профильного перекрывателя в скважине» (патент ПМ №54391, МПК Е21В 29/10, опубл. в бюл. №18 от 27.06.2006), включающий корпус с резьбой для соединения с перекрывателем и с центральным проходным каналом, седло и шаровой клапан, при этом шаровой клапан расположен в центральном канале выше седла, которое соединено жестко с корпусом, а центральный канал корпуса оснащен ниже седла радиальными каналами, ниже которых он заглушен, при этом выше седла в корпусе расположена втулка с осевым отверстием, соединенная жестко с корпусом, причем шаровой клапан оснащен цилиндрической направляющей, вставленной в осевое отверстие втулки с возможностью продольного перемещения.

Недостатками этого устройства являются:

- необходимость дополнительной спуско-подъемной операции и применения специальных фрезерующих устройств для разрушения башмака, что значительно повышает стоимость применения устройства;

- ненадежная фиксация башмака цилиндрической резьбой без дополнительной фиксации, что часто приводит к несанкционированному отвороту башмака.

Наиболее близким по технической сущности является «Башмак для установки перекрывателя в скважине» (патент ПМ №82264, МПК Е21В 29/10, опубл. в бюл. №11 от 20.04.2009), включающий корпус с резьбой для соединения с перекрывателем и с центральным проходным каналом, седло и шаровой клапан, расположенный в центральном канале выше седла, которое соединено жестко с корпусом, а центральный канал корпуса оснащен ниже седла радиальными каналами, при этом выше седла в корпусе расположена втулка, а для соединения с перекрывателем корпус снабжен специальной конической резьбой, а втулка, расположенная выше седла, выполнена съемной, причем все детали башмака выполнены из полимерного легкоразбуриваемого материала.

Недостатки данного устройства:

- не обеспечивает герметизацию расширяемых систем в горизонтальных скважинах, так как происходит смещение шара относительно центральной оси;

- значительные временные затраты при разбуривании башмака, так как фреза при разбуривании упирается в шар, вращается вместе с ним, препятствуя разбуриванию;

- при разбуривании из-за правой резьбы на башмаке происходит его отворот и падение в скважину, что требует дополнительных временных затрат для разбуривания башмака на забое.

Технической задачей изобретения является создание надежной в работе конструкции башмака расширяемой системы, позволяющей обеспечить герметизацию как в вертикальных, так и в горизонтальных скважинах, разбуривать башмак целиком на месте с минимальными временными затратами.

Техническая задача решается башмаком для установки профильного перекрывателя в скважине, включающим корпус с резьбой для соединения с профильным перекрывателем и центральным проходным каналом, ниже которого расположено седло клапана, шар, зафиксированный сверху съемной втулкой с отверстиями для протока жидкости и расположенный в направляющей выше седла, которое жестко соединено с корпусом.

Новым является то, что для соединения с профильным перекрывателем корпус снабжен левой резьбой, а направляющая шара выполнена в виде соосной с седлом цилиндрической выборки для продольного перемещения шара с расположенными равномерно по периметру выборки продольными проточками для протока жидкости, седло для улучшения разбуривания изготовлено со смещением своей оси относительно продольной оси корпуса на расстояние не менее 5 мм, причем одно из отверстий втулки выполнено по оси цилиндрической выборки направляющей, а снизу по центру корпуса для ускорения разбуривания на расстоянии не менее 25 мм от седла выполнена выемка, расширяющаяся сверху вниз не менее чем до середины радиуса корпуса, при этом суммарная площадь поперечного сечения отверстий втулки примерно равна суммарной площади поперечного сечения проточек направляющей.

На фиг. 1 показан башмак для установки профильным перекрывателем с осевым продольным разрезом. На фиг. 2 - вид слева. На фиг. 3 - сечение А-А фиг. 1.

Башмак для установки профильного перекрывателя 1 (фиг. 1) в скважине включает корпус 2 с резьбой 3 для соединения с профильным перекрывателем 1 и проходным каналом 4, ниже которого расположено седло клапана 5, шар 6, зафиксированный сверху съемной втулкой 7 с отверстиями 8 для протока жидкости и расположенный в направляющей 9 выше седла 5, которое жестко соединено с корпусом 2. Для соединения с расширяемой системой 1 резьба 3 выполнена левой. Направляющая 9 (фиг. 3) шара 6 выполнена в виде соосной с седлом 5 цилиндрической выборки 10 для продольного перемещения шара 6 с расположенными равномерно по периметру выборки 10 продольными проточками 11 для протока жидкости. Седло 5 (фиг. 1) для улучшения разбуривания изготовлено со смещением своей оси 12 относительно продольной оси 13 корпуса 2 на расстояние не менее 5 мм. Одно из отверстий 14 (фиг. 2) втулки 7 выполнено по оси 12 (фиг. 1) цилиндрической выборки 10 направляющей 9. Снизу по центру корпуса 2 для ускорения разбуривания на расстоянии не менее 25 мм (величина выбрана из условия прочности седла 5 при создании давления в расширяемой системе до 20 МПа) от седла 5 выполнена выемка 15, расширяющаяся сверху вниз не менее чем до середины радиуса корпуса 2, при этом суммарная площадь поперечного сечения отверстий 8 и 14 (фиг. 2) втулки 7 примерно равна суммарной площади поперечного сечения проточек 11 (фиг. 3) направляющей 9. Технологические элементы и уплотнительные манжеты, не влияющие на работоспособность башмака, не показаны или показаны условно.

Устройство работает следующим образом.

В цилиндрическую выборку 10 (фиг. 1) направляющей 9 и седло 5 корпуса 2 башмака устанавливают шар 6, выше которого устанавливают втулку 7 (например, при помощи резьбы 16, прессовой посадки (не показана), или т.п.) с отверстиями 8 и 14 (фиг. 2) для протока жидкости исключающую выпадение шара 6 (фиг. 1) из корпуса 2 башмака. Далее башмак в сборе закрепляют на нижнем торце профильного перекрывателя 1 при помощи левой резьбы 3 (например, конической, специального профиля или т.п.) с определенным моментом, обеспечивающим требуемый натяг и герметизацию в соединении. После чего профильный перекрыватель 1 с башмаком спускают в скважину (на фиг. не показана), при этом скважинная жидкость, проходя по каналу 4 через седло 5 и отжимая шар 6 от седла 5, через проточки 11 и отверстия 8 и 14 (фиг. 2) заполняет внутреннее пространство профильного перекрывателя 1 (фиг. 1). При этом благодаря тому, что суммарная площадь поперечного сечения отверстий 8 и 14 (фиг. 2) втулки 7 примерно равна суммарной площади поперечного сечения проточек 11 (фиг. 3) направляющей 9, отсутствуют застойные зоны, при этом движение жидкости происходит с одинаковой скоростью, вследствие чего не накапливается шлам на внутренних каналах башмака. После достижения зоны установки профильного перекрывателя 1 (фиг. 1) в нем создают избыточное давление. Благодаря отверстию 14 (фиг. 2) происходит прижатие шара 6 (фиг. 1) напором промывочной жидкости к седлу 5, под действием которого профильные трубы профильного перекрывателя 1 (на фиг. не показаны) выправляются до прижатия к стенкам скважины (на фиг. не показаны). Далее в профильный перекрыватель 1 спускают развальцеватель (на фиг. не показан), под воздействием которого профильные трубы 1 привальцовывают к стенкам скважины. При достижении башмака развальцеватель, снабженный снизу фрезой (на фиг. не показана), разрушает башмак и все его детали. Благодаря тому, что седло 5 с шаром 6 для улучшения разбуривания изготовлено со смещением своей оси 12 относительно продольной оси 13 корпуса 2 на расстояние не менее 5 мм, фреза при разбуривании не упирается в шар, что ускоряет процесс разбуривания. Благодаря тому, что направляющая 9 шара 6 выполнена в виде соосной с седлом 5 цилиндрической выборки 10 (фиг. 3) для продольного перемещения шара 6 с расположенными равномерно по периметру выборки 10 продольными проточками 11 для протока жидкости, обеспечивается надежная герметизация башмака профильного перекрывателя 1 (фиг. 2) в горизонтальных скважинах. Благодаря специальной левой резьбе 3 крепления башмака к расширяемой системе не происходит отворота башмака до полного его разбуривания. При этом также сокращается время разбуривания из-за выемки 15, расширяющейся сверху вниз не менее чем до середины радиуса корпуса 2, благодаря уменьшению металлоемкости корпуса 2 и его толщины по оси 13.

Предлагаемая конструкция башмака надежна в работе, позволяет обеспечить герметизацию профильного перекрывателя при работе как в вертикальных, так и в горизонтальных скважинах, разбурить башмак целиком на месте с минимальными временными затратами.