Устройство внутрискважинное для герметизации скважины

УСТРОЙСТВО ВНУТРИСКВАЖИННОЕ ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ СКВАЖИНЫ В изобретении устройство используют при выполнении технологических операций по заканчиванию скважины. Устройство выполнено герметизирующим посредством уплотнителя 5. Уплотнитель 5 разделяет скважину на верхнюю 16 и нижнюю 17 полости. Уплотнитель 5 содержит цангу 7 с сегментами 8, обкладкой 10, рессорами 11 и кожухом 6. Сегменты 8 выполнены с возможностью разобщения при взаимодействии со скважинным оборудованием(буровой колонной 19) и снабжены дополнительными уплотнениями 9. Кожух 6 расположен в нижней части цанги 7, обеспечивающий размещение сегментов 8 при их разобщении. Уплотнитель 5 размещен в корпусе 1, выполненном с резьбой 2 и 3. Корпус 1 закреплен в подшипнике 4. Устройство дополнительно укомплектовано установочной вставкой 12, которая имеет возможности взаимодействия со скважинным оборудованием при установке и передвижения его с открытием канала гидравлической связи 13 "устье скважины - верхняя полость - нижняя полость - продуктивный пласт". Техническое решение обеспечивает проведение любых работ по заканчиванию скважины, предотвращает приток пластовых флюидов и повышает продуктивность скважины, обеспечивая при этом заканчивание скважины без создания репрессии на пласт. Александров Дмитрий Иванович (RU) Васильева Г.С. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: АЛЕКСАНДРОВ ПАВЕЛ ДМИТРИЕВИЧ (RU) Область техники Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при выполнении технологических операций по заканчиванию скважины. Предшествующий уровень техники Известны клапан-отсекатели, предназначенные для герметичного перекрытия ствола скважины при эксплуатации нефтяных и газовых скважин, RU2312203 С 2, Е 21 В 34/06, 10.12.2007; RU2311526 С 2, Е 21 В 34/06, 27.11.2007; RU2293839 C1, E21B 34/06, 20.02.2007; RU2234595 C1, E21B 34/10,20.08.2004; RU2224087 С 2, Е 21 В 34/06, 20.02.2004; RU2172815 C1, E21B 34/06, 27.08.2001; RU2169829 C1, E21B 34/06, 27.06.2001; RU2160357 С 2, Е 21 В 34/06, 10.12.2000; RU 2145024 C1, E21B 34/08, 27.01.2000; RU2112863 С 1, Е 21 В 34/06, 10.06.1998; RU2107152 C1, E21B 34/06, 20.03.1998;RU2094593 C1, E21B 34/06, 27.10.1997; RU2021490 C1, E21B 34/06, 15.10.1994; RU2011797 C1,E21B 34/06, 30.04.1994; RU32183 U1, E21B 34/06, 10.09.2003; RU25527 U1, E21B 34/06,10.10.2002; RU22174 U1, E21B 34/06, 10.03.2002. Известные скважинные перекрывающие устройства характеризуются значительной потерей диаметра проходного канала относительно диаметра эксплуатируемой скважины. Известен превентор, содержащий корпус, герметизирующие элементы, снабженные гидравлическими приводами, RU2304693 С 2, Е 21 В 33/06, 20.08.2007; RU2125643 C1, E21B 33/06, 27.01.1999;RU37762 U1, E21B 34/06, 10.05.2004. Известен вращающийся превентор, содержащий корпус, вращающийся ствол с уплотнительным элементом, узел вращения и шевронное уплотнение, RU2027847 C1, E21B 33/06, 27.01.1995; RU76961 U1, E21B 33/06, 10.10.2008. Известен вращающийся универсальный гидравлический превентор, содержащий корпус с полостью и центральным отверстием, крышку с отверстием, подшипники, гильзу, уплотнительный элемент, размещенный в гильзе, RU2208126 С 2, Е 21 В 33/06, 10.07.2003; RU2013519 C1, E21B 33/06,30.05.1994; RU45770 U1, E21B 33/06, 27.05.2005. Известные вращающиеся превенторы, устанавливаемые на устье, имеют габариты значительно превышающие, чем диаметры скважин, они не перекрывают полностью сечение. Известен вращающийся превентор, содержащий корпус, подшипниковый узел, ствол, вращающийся в подшипниковом узле, и уплотнитель, сопряженный со скважинным оборудованием, RU2341643C1, E21B 33/06, 20.12.2008. Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения. Уплотнитель превентора ближайшего аналога выполнен в виде распорного кольца с проточкой на внутренней поверхности и расположен на муфте, соединяющей буровую колонну и ведущую трубу. Проточка распорного кольца соединена с внутренней полостью муфты. Буровую колонну с муфтой спускают в скважину и включают буровой насос, при этом уплотнитель под действием давления бурового раствора расширяется и прижимается к стволу, создавая надежную герметизацию затрубного пространства. Однако уплотнитель превентора ближайшего аналога герметизирует устье скважины при осуществлении буровых работ и возможность герметизации возможна только под действием бурового раствора,что ограничивает проведение других технологических операций. Превентор ближайшего аналога относится к устройствам, герметизирующим устье скважины при бурении. Раскрытие изобретения Изобретение решает задачу, позволяющую расширить проведение технологических операций,обеспечить проведение любых работ по заканчиванию скважины без потери диаметра проходного канала больше, чем нормативный, предотвратить приток пластовых флюидов и повысить продуктивность скважины. Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что устройство внутрискважинное для герметизации скважины содержит корпус, подшипниковый узел и уплотнитель, соединенный со скважинным оборудованием в виде бурильной колонны. Устройство выполнено герметизирующим посредством уплотнителя. Уплотнитель разделяет скважину на верхнюю и нижнюю полости при наличии гидравлических связей в каждой "устье скважины-верхняя полость" и "нижняя полость-продуктивный пласт" соответственно. Уплотнитель содержит цангу с сегментами в нижней части, выполненными с возможностью разобщения при взаимодействии с бурильной колонной скважины и снабженными дополнительными уплотнениями на боковых поверхностях, с обкладкой на наружных поверхностях, с рессорами и с кожухом,расположенным в нижней части и обеспечивающим размещение сегментов при их разобщении. Уплотнитель размещен в корпусе, выполненном с верхней резьбой и закрепленном в подшипниковом узле. Устройство дополнительно содержит установочную вставку, установленную в уплотнителе и выполненную с возможностью взаимодействия с бурильной колонной при ее установке и передвижения с открытием канала гидравлической связи "устье скважины-верхняя полость-нижняя полостьпродуктивный пласт". Изобретение характеризуется рядом факультативных признаков, а именно подшипниковый узел содержит маслонаполненный герметичный подшипник; обкладка выполнена из прочного эластичного материала; на корпусе дополнительно выполнена нижняя резьба. Заявителем не установлены какие-либо источники информации, которые содержали бы сведения о технических решениях, идентичных заявленному устройству. Это, по мнению заявителя, определяет соответствие изобретения критерию "новизна" (N). Непосредственный технический результат заключается в осуществлении технологических операций по заканчиванию скважины без создания репрессии на продуктивные отложения столбом промывочной жидкости, а с помощью предложенного устройства, выполненного герметизирующим посредством уплотнителя, разделяющего скважину на верхнюю и нижнюю полости, содержащего цангу с сегментами в нижней части с возможностью разобщения при взаимодействии с бурильной колонной скважины и размещенного в корпусе, закрепленном в подшипниковом узле. Данный технический результат не является следствием известных свойств, что позволяет, по мнению заявителя, признать заявленное техническое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень" (IS). Реализацию заявленного технического решения подтверждают проектно-конструкторские проработки и испытания опытных партий, в устройстве внутрискважинном использованы детали и узлы, широко применяемые в нефтегазодобывающей промышленности, что обусловливает, по мнению заявителя,его соответствие критерию "промышленная применимость" (IA). Краткое описание чертежей В дальнейшем заявленное техническое решение поясняется описанием примера его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, где: на фиг. 1 - устройство внутрискважинное для герметизации скважины, общий вид; на фиг. 2 - устройство внутрискважинное для герметизации скважины, разрез; на фиг. 3 - сегменты цанги, разрез; на фиг. 4 - устройство внутрискважинное для герметизации скважины в установочном положении,разрез; на фиг. 5 - устройство внутрискважинное для герметизации скважины в рабочем положении, схематично; на фиг. 6 - разрез А-А на фиг. 5. на фиг. 7 - скважина с устройством внутрискважинным для герметизации скважины, схематично. Лучший вариант осуществления изобретения Устройство внутрискважинное для герметизации скважины содержит: 1 - корпус,2 - верхняя резьба (на корпусе 1),3 - нижняя резьба (на корпусе 1),4 - маслонаполненный герметичный подшипник,5 - уплотнитель (в корпусе 1),6 - кожух (корпуса 1),7 - цанга (уплотнителя 5),8 - сегменты (цанги 7),9 - дополнительные уплотнения (на боковых поверхностях сегментов 8),10 - обкладка (на наружной поверхности цанги 7),11 - рессоры (цанги 7),12 - установочная вставка,13 - каналы гидравлической связи,14 - разбуриваемая крышка. Установку и эксплуатацию устройства обеспечивают 15 - скважина,16 - верхняя полость (скважины 15),17 - нижняя полость (скважины 15),18 - обсадная колонна,19 - бурильная колонна,20 - породоразрушающий инструмент. Устройство внутрискважинное для герметизации скважины содержит корпус 1, подшипниковый узел 4 и уплотнитель 5. Устройство выполнено герметизирующим посредством уплотнителя 5. Уплотнитель 5 разделяет скважину на верхнюю 16 и нижнюю 17 полости при наличии гидравлических связей в каждой "устье скважины-верхняя полость" и "нижняя полость-продуктивный пласт" соот-2 020796 ветственно. Уплотнитель 5 содержит цангу 7 воронкообразной формы. Цанга 7 в кожухе 6 в нижней части содержит сегменты 8, плотно прилегающие друг к другу, выполненные с возможностью разобщения и снабженные дополнительными уплотнениями 9 на их боковых поверхностях. Цанга 7 содержит обкладку 10 на ее наружных поверхностях. Обкладка 10 выполнена из прочного эластичного материала. Цанга 7 содержит рессоры 11. Кожух 6 расположен в нижней части цанги 7, обеспечивающий размещение сегментов 8 при их разобщении. Пространство между уплотнителем 5 и кожухом 6 заполнено консистентной смазкой. Уплотнитель 5 размещен в корпусе 1, выполненном с верхней резьбой 2 и закрепленном в подшипниковом узле. Подшипниковый узел содержит маслонаполненный герметичный подшипник 4. На корпусе 1 выполнена нижняя резьба 3 для установки устройства между трубами обсадной колонны 18, если это окажется необходимым. Устройство дополнительно содержит установочную вставку 12. Установочная вставка 12 имеет возможность взаимодействия с бурильной колонной 19 и передвижения с открытием канала гидравлической связи 13 "устье скважины-верхняя полость-нижняя полость-продуктивный пласт". Устройство дополнительно укомплектовано разбуриваемой крышкой 14. Разбуриваемая крышка 14 изготовлена из легко разбуриваемого материала, например Д 16. Выполнение технологических операций по заканчиванию скважины с помощью устройства осуществляют следующим образом. В уплотнитель 5 вводят установочную вставку 12. Пространство между уплотнителем 5 и кожухом 6 заполняют консистентной смазкой для предотвращения смятия кожуха 6 внешним давлением при спуске устройства в скважину 15. Корпус 1 устройства соединяют с помощью верхней резьбы 2 и нижней резьбы 3 с расположенной ниже трубой колонны 18. Обсадную колонну 18 вместе с устройством спускают в скважину. Проводят технологические операции по креплению скважины 15. Спускают бурильную колонну 19 до устройства и последующим нажатием выталкивают установочную вставку 12, разрушая разбуриваемую крышку 14. Сегменты 8 цанги 7 разобщаются и каналы гидравлической связи 13 "устье скважины-верхняя полость-нижняя полость-продуктивный пласт" открываются. Кожух 6 обеспечивает гарантированное пространство для размещения разобщенных сегментов 8. Спуск бурильной колонны 19 проводят до продуктивных отложений. После выполнения технологических операций по углублению скважины 15 в соответствии с проектом бурильную колонну 19 извлекают из скважины 15. После выхода породоразрушающего инструмента 20 из уплотнителя 5 цанга 7 под воздействием собственной потенциальной энергии под действием рессор 11 обкладки 10 принимает положение "закрыто", перекрывая каналы гидравлической связи 13 и разделяя верхнюю 16 и нижнюю полости 17 скважины 15. При необходимости продолжения работ по углублению скважины 15 бурильную колонну 19 спускают аналогичным образом через устройство. В случае выполнения других технологических операций, например при спуске хвостовика (не показано) или другого оборудования, устройство обеспечивает их установку и эксплуатацию в требуемых режимах. Выполнение устройства с корпусом, подшипниковым узлом и уплотнителем обеспечивает возможности спуска его вместе с обсадной колонной, размещения внутри скважины и проведения любых технологических операций по заканчиванию скважины без потери диаметра. Установка в скважине устройства над продуктивными отложениями, работающего по принципу"нормально закрыто" и открываемое принудительно для пропуска скважинного оборудования, является необходимым для заканчивания скважины, если вскрытие продуктивных отложений проводят без создания репрессии. Наличие в уплотнителе цанги, обеспечивающей взаимодействие со скважинным оборудованием и открытие канала гидравлической связи "устье скважины-верхняя полость-нижняя полость-продуктивный пласт", предотвращает приток пластовых флюидов, когда это необходимо. Промышленная применимость Предложенное устройство внутрискважинное может быть использовано при выполнении технологических операций по заканчиванию скважины без потери диаметра проходного канала больше, чем нормативный, при предотвращении притока пластовых флюидов и при использовании известных деталей и узлов, изготовляемых промышленным способом и широко применяемых в нефтегазодобывающей промышленности, а проведенные проектно-технические разработки и испытания опытных партий обусловливают, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость" (IA). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство внутрискважинное для герметизации скважины, содержащее корпус, подшипниковый узел и уплотнитель, соединенный со скважинным оборудованием в виде бурильной колонны, отличающееся тем, что оно выполнено герметизирующим посредством уплотнителя, разделяющего скважину на верхнюю и нижнюю полости, при наличии гидравлических связей в каждой "устье скважины-верхняя полость" и "нижняя полость-продуктивный пласт" соответственно, содержащего цангу с сегментами в нижней части, выполненными с возможностью разобщения при взаимодействии с бурильной колонной скважины и снабженными дополнительными уплотнениями на боковых поверхностях, с обкладкой на наружных поверхностях, с рессорами и кожухом, расположенным в нижней части и обеспечивающим размещение сегментов при их разобщении, и размещенного в корпусе, выполненном с верхней резьбой и закрепленном в подшипниковом узле, при этом устройство дополнительно содержит установочную вставку, установленную в уплотнителе и выполненную с возможностью взаимодействия с бурильной колонной при ее установке и передвижения с открытием канала гидравлической связи "устье скважиныверхняя полость-нижняя полость-продуктивный пласт". 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подшипниковый узел содержит маслонаполненный герметичный подшипник. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что обкладка выполнена из прочного эластичного материала. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на корпусе дополнительно выполнена нижняя резьба.