Затрубный барьер с клапанным модулем - RU2021125521A

1. Скважинный затрубный барьер (1), предназначенный для разжимания в затрубном пространстве (2) между скважинной трубчатой металлической конструкцией (3) и стенкой (5) ствола (6) скважины или другой скважинной трубчатой металлической конструкцией (3a) в скважине для обеспечения зональной изоляции между первой зоной (101), имеющей первое давление (P₁), и второй зоной (102), имеющей второе давление (P₂) ствола скважины, причем затрубный барьер содержит:

трубчатую металлическую часть (7), предназначенную для установки как часть скважинной трубчатой металлической конструкции, причем трубчатая металлическая часть имеет внешнюю поверхность (4) и внутреннюю часть (14),

разжимную металлическую муфту (8), окружающую трубчатую металлическую часть и имеющую внутреннюю поверхность (9) муфты, обращенную к трубчатой металлической части, и внешнюю поверхность (10) муфты, обращенную к стенке ствола скважины, причем каждый конец (12) разжимной металлической муфты соединен с трубчатой металлической частью, и

кольцевое пространство (15) между внутренней поверхностью муфты разжимной металлической муфты и трубчатой металлической частью,

причем затрубный барьер дополнительно содержит клапанный модуль (40), имеющий начальное положение и конечное положение, причем клапанный модуль содержит:

первую прорезь (41), сообщающуюся по текучей среде с внутренней частью,

вторую прорезь (42), сообщающуюся по текучей среде с кольцевым пространством,

третью прорезь (43), сообщающуюся по текучей среде с затрубным пространством,

проход (44) модуля, имеющий протяженность прохода и содержащий первую часть (45) прохода, имеющую первый внутренний диаметр (ID₁), и вторую часть (46) прохода, имеющую внутренний диаметр (ID₂), который больше диаметра первой части прохода, причем первая прорезь расположена во второй части прохода, а вторая прорезь и третья прорезь расположены в первой части прохода и смещены вдоль протяженности прохода,

поршень (47) модуля, расположенный в проходе модуля, причем поршень модуля содержит первую часть (48) поршня, которая расположена в первой части прохода в начальном положении и имеет внешний диаметр (OD₁), по существу соответствующий внутреннему диаметру первой части прохода, и поршень модуля содержит вторую часть (49) поршня, которая расположена во второй части прохода в начальном положении и имеет внешний диаметр (OD₂), по существу соответствующий внутреннему диаметру второй части прохода, и срезной штифт (50), предотвращающий перемещение поршня модуля до достижения в проходе предварительно заданного давления и обеспечения возможности перемещения поршня модуля в конечное положение, обеспечивающее сообщение по текучей среде между первой прорезью (41) и второй прорезью (42),

причем вторая прорезь сообщается по текучей среде с третьей прорезью (43) в начальном положении, так что происходит выравнивание давления между кольцевым пространством и затрубным пространством при спуске затрубного барьера в скважину.

2. Скважинный затрубный барьер (1) по п.1, в котором клапанный модуль дополнительно содержит пружину (51), выполненную с возможностью сжатия после разрушения срезного штифта давлением, действующим на вторую часть поршня.

3. Скважинный затрубный барьер по п.2, в котором пружина расположена в третьей части (53) прохода, имеющей больший внутренний диаметр, чем внутренний диаметр второй части прохода.

4. Скважинный затрубный барьер по п.3, в котором поршень модуля имеет третью часть (62) поршня, расположенную в третьей части прохода и имеющую внешний диаметр, который больше второй части поршня.

5. Скважинный затрубный барьер по п.1 или 2, в котором клапанный модуль дополнительно содержит блокирующий элемент (52), выполненный с возможностью механической блокировки поршня модуля, когда поршень модуля находится в конечном положении, с блокировкой третьей прорези.

6. Скважинный затрубный барьер по п.5, в котором блокирующий элемент выполнен с возможностью перемещения по меньшей мере частично радиально наружу или внутрь при перемещении поршня модуля из начального положения для предотвращения возвращения поршня в начальное положение поршня модуля.

7. Скважинный затрубный барьер по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий узел (77) срезного штифта, имеющий первое отверстие (16), сообщающееся по текучей среде со второй прорезью клапанного модуля, второе отверстие (17), сообщающееся по текучей среде с кольцевым пространством затрубного барьера, и третье отверстие (37), сообщающееся по текучей среде с затрубным пространством, причем узел срезного штифта имеет первое положение, в котором обеспечена возможность протекания разжимной текучей среды из второй прорези клапанного модуля в кольцевое пространство, и второе положение, в котором соединение по текучей среде со второй прорезью заблокировано, что предотвращает прохождение разжимной текучей среды в пространство.

8. Скважинный затрубный барьер по п.7, в котором узел срезного штифта имеет проход (18), имеющий протяженность прохода и содержащий первую часть (19) прохода, имеющую первый внутренний диаметр (ID_1S), и вторую часть (20) прохода, имеющую внутренний диаметр (ID_2S), который больше диаметра первой части прохода,

причем первое отверстие и второе отверстие расположены в первой части прохода и смещены вдоль протяженности прохода, а узел срезного штифта дополнительно содержит:

поршень (21) узла, расположенный в проходе, причем поршень узла содержит первую часть (22) поршня, имеющую внешний диаметр (OD_P1), по существу соответствующий внутреннему диаметру первой части прохода, и содержит вторую часть (23) поршня, имеющую внешний диаметр (OD_P2), по существу соответствующий внутреннему диаметру второй части прохода, и

разрывной элемент (24), предотвращающий перемещение поршня узла до достижения в проходе предварительно заданного давления.

9. Скважинный затрубный барьер по п.7 или 8, в котором узел срезного штифта дополнительно содержит блокирующий элемент (38), выполненный с возможностью механической блокировки поршня узла, когда поршень узла находится в закрытом положении, блокируя первое отверстие.

10. Скважинный затрубный барьер по любому из пп.7-9, в котором поршень узла содержит канал (25) для текучей среды, являющийся сквозным отверстием, обеспечивающим сообщение по текучей среде между первой и второй частями прохода.

11. Скважинный затрубный барьер по любому из пп.7-10, в котором поршень узла имеет начальное положение, в котором первое отверстие сообщается по текучей среде со вторым отверстием, и закрытое положение, в котором второе отверстие сообщается по текучей среде с третьим отверстием для выравнивания давления между кольцевым пространством и затрубным пространством.

12. Скважинный затрубный барьер по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий модуль (111) предотвращения смятия, содержащий элемент (201), выполненный с возможностью перемещения между первым положением модуля и вторым положением модуля, причем модуль защиты от разрушения имеет первый впуск (25B), который сообщается по текучей среде с первой зоной, и второй впуск (26B), который сообщается по текучей среде со второй зоной, и модуль защиты от разрушения имеет выпуск (27), который сообщается по текучей среде с кольцевым пространством через узел срезного штифта, когда поршень узла находится в закрытом положении, блокируя первое отверстие.

13. Скважинный затрубный барьер по п.12, в котором первый впуск сообщается по текучей среде с выпуском для выравнивания первого давления первой зоны (101) с кольцевым пространством в первом положении модуля, а во втором положении модуля второй впуск сообщается по текучей среде с выпуском для выравнивания второго давления второй зоны с давлением пространства.

14. Скважинная система (100), содержащая скважинную трубчатую металлическую конструкцию (3) и затрубный барьер (1) по любому из пп.1-13, в которой трубчатая металлическая часть затрубного барьера установлена как часть скважинной трубчатой металлической конструкции.