Патент на изобретение №2293172

(54) БАШМАК ДЛЯ УСТАНОВКИ ПРОФИЛЬНОГО ПЕРЕКРЫВАТЕЛЯ В СКВАЖИНЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к бурению скважин, а именно – к устройствам изоляции зон осложнения бурения. Башмак содержит корпус с центральным каналом, в котором соосно-подвижно относительно его оси установлен клапанный элемент с проходным каналом, сообщенным радиальными отверстиями с полостью профильного перекрывателя. Клапанный элемент зафиксирован от продольных перемещений фиксатором в виде стопорного кольца и от вращения относительно корпуса – шлицевым соединением с ним. Корпус снабжен головкой с коническими кольцевыми проточками. Корпус и соосно-подвижный клапанный элемент имеют резьбы для соединения с перекрывателем и установочным оборудованием соответственно, в частности с развальцевателем, имеющим захватный узел с резьбой и вкладышем с разрезными стопорными кольцами, входящими в конические кольцевые проточки головки при соединении развальцевателя с соосно-подвижным клапанным элементом башмака и последующем отсоединении его от перекрывателя. Повышается надежность и работоспособность за счет предотвращения разрушения его соединения с установочным оборудованием. 5 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для установки профильных перекрывателей при изоляции ими зон осложнения бурения.

Известен башмак для установки профильных перекрывателей в скважинах, содержащий корпус с резьбой для соединения с перекрывателем и центральным каналом, в котором размещено седло с обратным шаровым клапаном, имеющее элементы для вывинчивания башмака из перекрывателя в виде торцевых пазов (авт. свид. СССР №1712581, МПК Е 21 В 29/10, 33/13, 1992 г.).

Недостатком известного башмака является невозможность осуществлять промывку скважины во время спуска перекрывателя и установочного оборудования в скважину, следствием чего является забивание внутренней полости перекрывателя и пространства за его наружной стенкой шламом, в результате чего становится невозможной установка перекрывателя или недоспуск до нужного интервала.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и количеству совпадающих существенных признаков является башмак для установки профильного перекрывателя в скважине, включающий резьбы для соединения с перекрывателем и установочным оборудованием, корпус с центральным каналом, в котором сооосно-подвижно относительно его геометрической оси установлен клапанный элемент с проходным каналом, сообщенным радиальными отверстиями с полостью устанавливаемого перекрывателя, зафиксированный от продольных перемещений фиксатором в виде стопорного кольца, размещенного в кольцевой проточке, выполненной в клапанном элементе, срабатывающем при возрастании гидравлического давления в перекрывателе. Кроме того, известный башмак содержит обратный шаровой клапан, размещенный в углублении в стенке корпуса, перекрывающий проходной канал соосно-подвижного клапанного элемента при его перемещении вниз гидравлическим давлением (патент РФ №2208125, МПК 7 Е 21 В 29/10, 2003 г.).

Недостатком этого башмака является низкая работоспособность, поскольку не всегда удается отсоединить его от перекрывателя из-за повреждения его резьбы развальцевателем при одновременном развальцовывании перекрывателя и ввинчивании ниппельной резьбы развальцевателя в муфтовую резьбу башмака. Кроме того, вследствие попадания в башмак скважинного шлама, затруднен выход шарового клапана из углубления в стенке корпуса башмака, а также не обеспечивается герметичное закрытие клапана, что затрудняет создание необходимого давления для расширения перекрывателя.

Технической задачей изобретения является повышение работоспособности и надежности башмака.

Это достигается тем, что в описываемом башмаке для установки профильного перекрывателя в скважине, включающем резьбы для соединения с перекрывателем и установочным оборудованием, корпус с центральным каналом, в котором соосно-подвижно относительно его геометрической оси установлен клапанный элемент с проходным каналом, сообщенным радиальными отверстиями с полостью перекрывателя, зафиксированный от продольных перемещений фиксатором в виде стопорного кольца, размещенного в кольцевой проточке, выполненной в клапанном элементе, срабатывающем при возрастании гидравлического давления в перекрывателе, согласно изобретению радиальные отверстия для сообщения проходного канала клапанного элемента с полостью перекрывателя выполнены в его стенках, а сам клапанный элемент зафиксирован от вращения относительно корпуса, например шлицевым соединением, и снабжен головкой с коническими кольцевыми проточками, выполненными на ее наружной поверхности, закрепленной на верхнем конце клапанного элемента, при этом резьба для соединения башмака с установочным оборудованием выполнена на наружной поверхности клапанного элемента, сопрягаемой с головкой.

Это позволяет предотвратить разрушение резьбы при соединении башмака с установочным оборудованием за счет компенсации разницы между скоростью вращения установочного оборудования, его подачей по ходу развальцовывания и шагом резьбы путем придания ей соосной подвижности относительно корпуса башмака, что повышает его надежность и работоспособность.

На фиг.1 показан башмак в транспортном положении (разрез); на фиг.2 – вид «А» на фиг.1 (увеличено); на фиг.3 показано положение соосно-подвижного клапанного элемента башмака при расширении профильного перекрывателя гидравлическим давлением; на фиг.4 – соединение башмака с установочным оборудованием; на фиг.5 – башмак, вывинченный из установленного профильного перекрывателя.

Башмак (фиг.1) состоит из корпуса 1 с центральным каналом 2, в котором соосно-подвижно относительно его геометрической оси установлен клапанный элемент 3, имеющий проходной канал 4, сообщенный радиальными отверстиями 5 с полостью 6 профильного перекрывателя 7. Клапанный элемент 3 зафиксирован от продольных перемещений фиксатором, выполненным в виде стопорного кольца 8 (например, резинового) (фиг.2), размещенного в кольцевой проточке 9, выполненной в наружной стенке клапанного элемента 3, и взаимодействующего с соответствующей проточкой 10, выполненной во внутренней стенке корпуса 1. Клапанный элемент 3 зафиксирован от вращения относительно корпуса 1 шлицевым соединением 11 и снабжен головкой 12 с коническими кольцевыми проточками 13, выполненными на ее наружной поверхности. Корпус 1 и клапанный элемент 3 имеют резьбы 14 и 15 для соединения с профильным перекрывателем 7 и установочным оборудованием соответственно, в частности – с развальцевателем 16 (фиг.4, 5), который имеет захватный узел 17 с резьбой 18, соответствующей резьбе 15 клапанного элемента 3, и вкладышем 19 с внутренними кольцевыми проточками 20, в которых размещены разрезные стопорные кольца 21. При этом резьба 15 клапанного элемента 3 сопряжена с головкой 12, а клапанный элемент 3 имеет бурт 22 (фиг.1) для ограничения перемещения его в нижнее положение, взаимодействующий с торцевой поверхностью 23 корпуса 1.

Работает башмак следующим образом.

Корпус 1 башмака (фиг.1) с помощью резьбы 14 присоединяют к профильному перекрывателю 7 и на колонне бурильных труб 24 (фиг.4, 5) их спускают в зону установки перекрывателя в скважине 25. Одновременно включают один из буровых насосов и промывают скважину. При этом нагнетаемая жидкость циркулирует по колонне бурильных труб 24, развальцевателю 16, через его промывочный канал 26, профильному перекрывателю 7 и далее по радиальным отверстиям 5 и проходному каналу 4 клапанного элемента 3 поступает в ствол скважины 25 и по затрубному пространству изливается на поверхность.

По достижении перекрывателем 7 интервала его установки включают второй буровой насос, в результате чего давление в системе возрастает, и клапанный элемент 3, преодолевая усилие стопорного кольца 8, выходит из зацепления с корпусом 1 башмака и перемещается вниз по центральному каналу 2 корпуса 1 до упора его бурта 22 в торец 23 корпуса 1 (фиг.3). При этом радиальные отверстия 5 и проходной канал 4 клапанного элемента 3 перекрываются внутренними стенками корпуса 1 и промывка ствола скважины 25 прекращается.

По мере возрастания давления в полости 6 перекрывателя 7 он расширяется до выправления его гофр и прижатия стенок к стенкам скважины 25. Затем перекрыватель 7 развальцовывают развальцевателем 16 (фиг.4, 5) до плотного прижатия его стенок к стенкам скважины 25. При подходе развальцевателя 16 к башмаку резьба 18 его захватного узла 17 начинает навинчиваться на резьбу 15 клапанного элемента 3 башмака. При этом клапанный элемент 3, скользя по шлицам 11 корпуса 1, перемещается вверх к развальцевателю, компенсируя тем самым дисбаланс между скоростью вращения развальцевателя 16, его подачей вниз и шагом резьбы 15. По мере свинчивания резьб 15 и 18 между собой разрезные стопорные кольца 21 захватного узла 17 развальцевателя 16 входят в зацепление с коническими кольцевыми проточками 13 головки 12 клапанного элемента 3, надежно стопоря соединение клапанного элемента 3 башмака с развальцевателем 16. При дальнейшем вращении развальцевателя 16 и подаче его вниз происходит отвинчивание корпуса 1 башмака от перекрывателя 7 и одновременное развальцовывание нижнего его конца. Затем установочное оборудование (16, 24) вместе с башмаком поднимают из скважины 25. Скважинная жидкость при этом из внутритрубного пространства изливается в скважину через промывочный канал 26 развальцевателя 16 (фиг.5).

Предлагаемая конструкция башмака за счет придания присоединительному узлу к установочному оборудованию дополнительной степени свободы позволяет повысить надежность и работоспособность его при изоляции пластов профильными перекрывателями.

Формула изобретения

Башмак для установки профильного перекрывателя в скважине, включающий резьбы для соединения с перекрывателем и установочным оборудованием, корпус с центральным каналом, в котором соосно-подвижно относительно его геометрической оси установлен клапанный элемент с проходным каналом, сообщенным радиальными отверстиями с полостью перекрывателя, зафиксированный от продольных перемещений фиксатором в виде стопорного кольца, размещенного в кольцевой проточке, выполненной в клапанном элементе, срабатывающем при возрастании гидравлического давления в перекрывателе, отличающийся тем, что радиальные отверстия для сообщения проходного канала клапанного элемента с полостью перекрывателя выполнены в его стенках, а сам клапанный элемент зафиксирован от вращения относительно корпуса, например, шлицевым соединением и снабжен головкой с коническими кольцевыми проточками, выполненными на ее наружной поверхности, закрепленной на верхнем конце клапанного элемента, при этом резьба для соединения башмака с установочным оборудованием выполнена на наружной поверхности клапанного элемента, сопрягаемой с головкой.

РИСУНКИ