Устройство для ликвидации поглощений промывочной жидкости в скважинах.
Авторы: Николаев Н. И., Иванов А. И., Сторчак А. В.
Патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт–Петербургский государственный горный институт имени Г. В. Плеханова (технический университет)
.
Описание: Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для ликвидации поглощений промывочной жидкости при тампонировании скважин.
Источник: FREEPATENT.
Реферат
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для ликвидации поглощений промывочной жидкости при тампонировании скважин. Снабжено контейнером, для размещения в нем тампонажного водонабухающего полимера и пакерующим узлом, установленным на бурильных трубах над контейнером. Пакерующий узел включает цилиндрический корпус, с возможностью его перемещения вниз, пакер, расположенный внутри корпуса и закрепленный на бурильных трубах, при этом устройство снабжено системой радиальных отверстий, выполненных в бурильной трубе, обеспечивающих управление раскрытием пакера, и поршнем, расположенным в контейнере для выдавливания полимера. При достижении зоны тампонирования за счет избыточного давления в бурильных трубах производят распакеровку уплотнительного элемента, после чего разгерметизируют контейнер со стороны нижней секции. Одновременно приподнимая контейнер над полостью каверны, производят выдавливание из контейнера тампонажного водонабухающего полимера, гранулы которого, соединяясь со скважинной водой, образуют в поглощающем интервале вязкопластичную тампонажную структуру. За счет пакерующего узла позволяет доставлять тампонажный материал непосредственно в зону поглощения, что сокращает время проведения ликвидации поглощений, а также повышает качество тампонирования скважин. 2 ил.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при бурении скважин различного назначения.
Известны тампонажный снаряд для изоляции зон поглощения (авт. свойство СССР 658262, E21B 33/138, опубл. 25.04.1979, бюл. 15) и тампонажный снаряд (авт. свойство СССР SU 1357544 A1, E21B 33/132, опубл. 07.12.1987, бюл. 45) (аналоги), недостатками которых является невозможность их применения при катастрофических поглощениях очистного агента в скважине.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для ликвидации пустот при бурении скважин (прототип), содержащее переходник в верхней части, контейнер, разделенный на две секции, в верхней секции из которых размещен тампонажный водонабухающий полимер и установлен поршень с клапаном, установленным в осевом проходном канале поршня с возможностью его открытия при фиксации подпружиненных пальцев в кольцевой канавке нижней секции, которая при этом выполнена в нижней части с цилиндрической проточкой на внутренней поверхности, а срезное днище выполнено в виде уплотнительного кольца с круглой запирающей пластиной, установленных в цилиндрической проточке, и пружинной скобкой под ними, связанной с нижней секцией (авт. свойство СССР SU 1461867 A1, E21B 33/132, опубл. 28.02.1989, бюл. 8).
Однако при работе устройства в поглощающем интервале невозможно создать избыточное давление для эффективной задавки тампонажной смеси, кроме того, невозможна изоляция поглощающего интервала от вышележащей части ствола скважины, что негативно влияет на способность попадания тампонажного материала исключительно в поры и трещины изолируемого интервала. Установлено, что эффективность процесса тампонирования скважин может быть повышена, если производить герметизацию поглощающего интервала с помощью пакерующего узла, установленного на бурильных трубах выше контейнера, заполненного тампонажным водонабухающим полимером. Это позволит доставлять тампонажный материал непосредственно в зону поглощения и сократить время, затрачиваемое на ликвидацию поглощений промывочной жидкости.
Техническим результатом изобретения является повышение качества тампонирования скважин.
Технический результат достигается тем, что устройство для ликвидации поглощений промывочной жидкости в скважинах, содержащее переходник в верхней части, контейнер, разделенный на две секции, в верхней секции из которых размещен тампонажный водонабухающий полимер и установлен поршень с клапаном, установленным в осевом проходном канале поршня с возможностью его открытия при фиксации подпружиненных пальцев в кольцевой канавке нижней секции, которая при этом выполнена в нижней части с цилиндрической проточкой на внутренней поверхности, а срезное днище выполнено в виде уплотнительного кольца с круглой запирающей пластиной, установленных в цилиндрической проточке, и пружинной скобкой под ними, связанной с нижней секцией, согласно изобретению снабжено пакерующим узлом, установленным на бурильных трубах над контейнером, включающим в себя цилиндрический корпус, с возможностью его перемещения вниз, фиксатор, выполненный в виде срезного штифта, установленного в нижней части корпуса, пакер, расположенный внутри корпуса и закрепленный на бурильных трубах, выполненный в виде уплотнительных элементов тарельчатого типа, края которых загнуты вниз с возможностью прижатия к стенке скважины при создании избыточного давления под пакерующим узлом, перегородку внутри корпуса, закрепленную на бурильных трубах и расположенную между днищем корпуса и пакером, радиальные выпускные отверстия, выполненные в бурильной трубе между перегородкой и днищем цилиндра, при этом между контейнером и цилиндрическим корпусом в бурильной трубе выполнены впускные радиальные отверстия, а в осевом канале бурильной трубы между впускными и выпускными отверстиями установлена заглушка.
На фиг. 1 представлено устройство перед спуском в скважину; на фиг. 2 – то же, в рабочем положении.
Устройство включает контейнер, разделенный на две секции, в верхней 1 из которых установлен поршень 2 с манжетой 3, пальцами 4 с пружиной 5 в радиальных отверстиях, осевым проходным каналом 6 с верхним клапаном 7, нижним клапаном 8, установленным в его нижней части с возможностью перекрытия канала 6 в процессе тампонирования. Нижняя секция 9 имеет на внутренней поверхности кольцевую канавку 10 и цилиндрическую проточку 11 в нижней части и оснащена срезным днищем, состоящим из уплотнительного кольца 12 с круглой запирающей пластиной 13, установленных в проточке 11, и пружинной скобкой 14 под ними, закрепленной на секции 9. В полости секции 1 размещен тампонажный водонабухающий полимер 15. При этом устройство для ликвидации поглощений промывочной жидкости в скважинах снабжено пакерующим узлом, установленным на бурильных трубах над контейнером, включающим в себя цилиндрический корпус 16, с возможностью его перемещения вниз, фиксатор 17, выполненный в виде срезного штифта, установленного в нижней части корпуса, пакер 18, расположенный внутри корпуса и закрепленный на бурильных трубах 19, перегородку 20 внутри корпуса, закрепленную на бурильных трубах и расположенную между днищем корпуса и пакером, радиальные выпускные отверстия 21, выполненные в бурильной трубе между перегородкой и днищем цилиндра, при этом между контейнером и цилиндрическим корпусом в бурильной трубе выполнены впускные радиальные отверстия 22, а в осевом канале бурильной трубы между впускными и выпускными отверстиями установлена заглушка 23. Пакер 18, выполненный в виде уплотнительных элементов тарельчатого типа, производит герметизацию поглощающего интервала. Верхний клапан 7 открывает канал 6, при фиксации пальцев 4 в канавке 10. Нижняя секция 9 выполнена с конической внутренней поверхностью под кольцевой канавкой 10, а поршень 2 в нижней части – с ответной конической поверхностью. В верхней части контейнер снабжен переходником 24, соединенным с бурильными трубами 19.
Устройство работает следующим образом. Перед спуском устройства в скважину поршень 2 помещается в верхнюю секцию 1 контейнера, к которой присоединяют секцию 9. Далее со стороны секции 9 в контейнер помещают тампонажный водонабухающий полимер 15, а в цилиндрическую проточку 11 нижней секции 9 устанавливают уплотнительное кольцо 12, запирающую круглую пластину 13 и пружинную скобку 14. Спуск устройства в скважину осуществляется посредством колонны бурильных труб 19, соединенных с устройством переходником 24 в верхней части контейнера.
Устройство спускают в зону осложнения, при этом внутренняя полость контейнера изолирована в верхней части поршнем 2 с уплотнительной манжетой 3 и верхним клапаном 7, удерживаемым пальцами 4 в закрытом положении, в нижней части гидроизоляция осуществляется за счет гидравлического воздействия скважинной воды на запирающую круглую пластину 13, передающую давление на уплотнительное кольцо 12, которое герметизирует цилиндрическую проточку 11 в нижней секции 9.
При достижении устройством зоны тампонирования включают буровые насосы, начинают нагнетание промывки в полость бурильных труб 19, через радиальные выпускные отверстия 21 промывка попадает в полость между дном цилиндрического корпуса 16 и перегородкой 20. Под воздействием избыточного давления срезается штифт 17 и корпус 16 начинает движение вниз, освобождая уплотнительные элементы пакера 18. Края уплотнительных элементов пакера 18 прижимаются к стенке скважины за счет создания избыточного давления под пакерующим узлом, герметизируя поглощающий интервал. При достижении корпусом 16 нижнего положения создается канал для движения промывочной жидкости из радиальных выпускных отверстий 21 к радиальным впускным отверстиям 22.
Затем включают вращение бурового станка на несколько оборотов, срезают пружинную скобку 14 и разгерметизируют контейнер со стороны нижней секции 9, после чего через колонну бурильных труб 17 в него закачивают воду, под давлением которой поршень 2 перемещается вниз, выдавливая из контейнера тампонажный водонабухающий полимер 15. Одновременно приподнимают контейнер над полостью каверны, заполняя ее объем тампонажным водонабухающим полимером 15. При подходе поршня 2 к нижней секции 9 происходит сопряжение их конусных поверхностей и остановка поршня. В этот момент пальцы 4 под действием пружины 5 заходят в кольцевую канавку 10 нижней секции 9, открывая тем самым верхний клапан 7, при этом давление воды в системе падает (это контролируется показаниями манометра бурового насоса и означает фиксацию устройства в рабочем положении), после чего закачку воды прекращают.
Гранулы тампонажного водонабухающего полимера 15, соединяясь со скважинной водой, образуют в поглощающем интервале вязкопластичную тампонажную структуру. Буровыми насосами создают избыточное давление и залавливают гранулы тампонажного водонабухающего полимера в поры и трещины околоскважинного пространства.
По окончании набухания полимера и образования в трещинах и порах тампонажной завесы устройство извлекают из скважины, после чего возобновляют процесс ее бурения.
Отличительные признаки изобретения обеспечивают повышение качества тампонирования скважин.
Формула изобретения
Устройство для ликвидации поглощений промывочной жидкости в скважинах, содержащее переходник в верхней части, контейнер, разделенный на две секции, в верхней секции из которых размещен тампонажный водонабухающий полимер и установлен поршень с клапаном, установленным в осевом проходном канале поршня с возможностью его открытия при фиксации подпружиненных пальцев в кольцевой канавке нижней секции, которая при этом выполнена в нижней части с цилиндрической проточкой на внутренней поверхности, а срезное днище выполнено в виде уплотнительного кольца с круглой запирающей пластиной, установленных в цилиндрической проточке, и пружинной скобкой под ними, связанной с нижней секцией, отличающееся тем, что устройство снабжено пакерующим узлом, установленным на бурильных трубах над контейнером, включающим в себя цилиндрический корпус, с возможностью его перемещения вниз, фиксатор, выполненный в виде срезного штифта, установленного в нижней части корпуса, пакер, расположенный внутри корпуса и закрепленный на бурильных трубах, выполненный в виде уплотнительных элементов тарельчатого типа, края которых загнуты вниз с возможностью прижатия к стенке скважины при создании избыточного давления под пакерующим узлом, перегородку внутри корпуса, закрепленную на бурильных трубах и расположенную между днищем корпуса и пакером, радиальные выпускные отверстия, выполненные в бурильной трубе между перегородкой и днищем цилиндра, при этом между контейнером и цилиндрическим корпусом в бурильной трубе выполнены впускные радиальные отверстия, а в осевом канале бурильной трубы между впускными и выпускными отверстиями установлена заглушка.