Устройство для тампонирования скважин

 

1. .УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТАМПОНИРО-, ВАНИЯ СКВАЖИН, содерМ ащее корпус с осевым каналом, заливочные трубы и гидравлический пакер с впускным и выч а ю пускным клапанами, о т. л и щ е е с я тем, что, с целью повышения качества тампонирования скважин за счет уменьшения разбавления тампонажной смеси скважинной жидкостью, оно снабжено установленным на пакере дополнительным выпускным клапаном, сообщакядим полость пакера с эатрубным пространством и рассчитанным на давление открытия, меньшее давления открытия впускного клапана и большее гидравлического давления на глубине установки пакера. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что Кешсдый из клапанов выполнен в виде двух соединенных стержнем дисков, один из ко- g торых подпружинен относительно па (Л кера.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5II Е 21 В 33 14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3451548/22-03 (22) 11.06,82 (46) 23.10.83. Вюл. Р 39 (72) И.Г.Сковородников и A.Â.Äàâûäîâ (71) Свердловский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт им. В.В.Вахрушева (53) 622.245.42(088.8) (56) 1. Крылов В.И. Изоляция поглощающих пластов в глубоких скважинах.

N. Недра, 1980, с. 251-252 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 439595, кл. Е 21 В 43/14, 1974 (прототип). (54 ) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ TANIIOHHPQ

ВАНИЯ СКВАЖИН, содержащее корпус с осевым каналом, заливочные трубы и гидравлический пакер с впускным и вы„„SU„„49657 А пускным клапанами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения качества тампонирования скважин за счет уменьшения разбавления тампонажной смеси скважинной жидкостью, оно снабжено установленным на пакере дополнительным выпускным клапаном, сообщающим полость пакера с эатруб» ным пространством и рассчитанным на давление открытия, меньшее давления открытия впускного клапана и большее гидравлического давления на глубине установки пакера.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый из клапанов выполнен в виде двух соединенных стержнем дисков, один иэ ко- Я торых подпружинен относительно пакера.

1049657

Изобретение относится к бурению, точнее к устройствам для тампонирования скважин в осложненных условиях.

Известно устройство для тампонирования скважин, включающее ствол, гидравлическую манжету, впускной кла 5 пан и втулку с седлом (1).

Основной недостаток известного устройства заключается в том, что он не обеспечивает высокого качества юампонажа, так как не полностью пре- 10 дотнращает раэбавлвние тампонажной смеси эатрубной жидкостью. Кроме того, недостатком является неиэвлекаемость пакера (после тампонажа скважин .его раэбуринают). О 15

Наиболее близким техническиМ решением к изобретению является устройство для тампонирования скважин, содержащее корпус с осевым каналом, эаливочн"е трубы и г"дранлический пакер 20 с впускным и выпускным клапанами )2J

Для этого устройства характерен тот же недостаток, что и для указанного, а именно - неполное предотнра" . щенив разбавления тампонажной смеси эатрубной жидкостью, Причина этого недостатка н том, что пакер полносI тью перекрывает ствол скважины и .наглухо отделяет изолируемый интер" вал от остальной части ствола сква:жины, Поэтому, когда тампонажная ЗО смесь ньданливается в скважину на иэалкруемом интервале, жидкость, заполняющая это пространство до поступления тампонажной смеси, частично заданлинается н поглощающий ин-. 35 тервал и частично перемешивается с тампонажной смесью, а это значительно ухудшает качество тампонажа. Так, например, если тампонажная смесь составлена на основе цемента с отноше- 40 нием воды к цементу, равным 0,45, то добавление к ней воды в кОличест.ве всего лишь 15Ü приводит к снижению прочности цементного камня после одних суток тнердвния на 40-бОЪ, и, 45 кроме того, увеличивает растекаемость и сроки схватывания раствора. Также неблагоприятна действует разбавление и на тампонажные смеси другого coc" тана.

Целью изобретения является повышение качества тампонирования скважин эа счет уменьшения разбавления тампонажной смеси скнажинной жидкостью.

Поставленная цель достигается тем,55 что устройство для тампонирования скважин, содержащее корпус с осевым каналом, эаливочные трубы и гидравлический пакер с впускным и выпускным клапанами, снабжено установлен- 60 ным на пакере дополнительным ныпускным клапаном, сообщающим полость пакера с эатрубным пространством и рассчитанным на данление открытия, меньшее давления открытия впускного клапана и большее гидравлического давления на глубине установки пакера. При этом каждый из клапанов выполнен в виде двух соединенных стержнем дисков, один из которых подпру" жинен относительно пакера.

На фиг. 1 показано устройство, общий вцц) на фиг. 2 - устройство s рабочем положении на фиг." 3 - устройство клапана в увеличенном виде, Устройство состоит из корпуса 1, гидравлического пакера резинотканевой манжеты 2, впускного клапана 3 и выпускного клапана 4. Гидравлический пакер резинотканевой манжеты 2 закренлвн на корпусе 1 с помощью верхней 5 и нижней б головок. Выпуск-ной клапан 4 размещен в верхней головке 5 и соединяет полость пакера 7 с затрубным пространством в основной части ствола скважины. Впускной клапан 3 соединяет полос,ть пакера 7 с осевым коленом корпуса, Оба клапана

3 и 4 могут иметь, например, идентичное устройство, такое, как показано на фиг. 3. Металлический диск 8, снабженный герметиэирующей прокладкой 9, жестко соединен со стержнем

10, на противоположном конце которо- . го нарезана резьба. На резьбу навинчен другой диск 11, между которым и стенкой ствола 12 располагается пружина 13, работающая на сжатие. Перемещая диск 11 по резьбе стержня 10, можно изменять начальное сжатие пружины 13 и, тем самым, регулировать усилие, открывающее клапан. Верхняя часть корпуса имеет резьбовое соединение под заливочные трубы 14, а нижняя через обратную резьбу 15 соединяется с тампонажным снарядсм. В верхней части корпуса выполнено отверстие, закрытое мембраной 1б из легко раз- . рушаемого материала, а между этим. отверстием и впускным клапаном .3 размещено седло .17 под посадочный элемент -18.

Устройство для тампоиирования скважин работает спедующим образом.

Перед спуоком устройства в скважину выполняют. регулировку клапанов.

Перемещая подвижный диск 11, выпускной клапан 4 настраивают так, чтобы он срабатывал при давленйи, на

4-5 кгс/см пренышающем гидростатическое давление в скважине на глубине установки пакера. Впускной клапан 3 настраивают так, чтобы он срабатывал при давлении, превышающем на такую же примерно величину (45 кгс/ем )давление, открывающее выпускной клапан Э. После установки пакера на необходимой глубине, которую определяют одним из известных методов исследования поглощающих горизонтов, н трубы подают под давлением промывочную жидкость. Когда давление достигает порога срабатывания

1049657 впускного клапана, клапан 3 открывается, и жидкость поступает в полость пакера 7. Под действием давления жйдкости манжета пакера раздувается (фиг. 2) и перекрывает ствол сквалины. Однако давленив в поло2сти паке= ра остается на 4-5 кгс/см ниже давления в осевом канале корпуса иэ"эа действия выпускного клапана 4. В предлагаемом устройстве оба клапана работают одновременно, обеспечивая 10 разность давления внутри ствола пакера и полости манжеты. Одновременно с раскрытием пакера жидкость внутри труб воздействует на тампонажную смесь, выдавливая ее в отгороженную 15 пакером часть ствола скважины. Внут- ритрубнов давление почти полностью (за исключением небольших потерь) передается тампонажной смеси. Благо» даря тому, что давление s изолирув" ро мой части ствола скважины превышает усилие, прижимаюцве гидравлическую манжету .паквра к стенке скважины, часть затрубной жидкости продавли вается через пакер вверх в основную часть ствола скважины, уменьшая тем самым разбавление тампонажной смеси.

Расчеты покаэывают, что применение предложенного пакера уменьшает раз бавлвние тампонажной смеси затрубиой ..жидкостью из 40-.70В (в зависимости . от мощности и проиицавмости поглоцаюцего горизонта} по сравнению с тра::диционными пакерами, наглухо перекры;вакицими ствол скважины.

По окончании тампонажа поглоцаюцего горизонта устройство извлекают иэ скважины. Для этого прекрацают подачу жидкости по заливным трубам и бросают в них посадочный элемент 18.

Ко1да он достигает седла 17, то пе- 40 рекрывает ствол пакера. Затем воэоб« новляют подачу жидкости в трубы. Поскольку элемент 18 не пропускает жидкость к клапану 3, воэрастакщее давление в корпусе разрушает мембрану 16 н осевой канал корпуса оказы вается соединенным с полостью пакера, а через выпускной клапан 4 - с эатрубным пространством. Разрушение мембраны определяют по резкому умень-. шению внутритрубного давления. После этого подачу жидкости прекращают, и манжета 2 в силу своей упругости занимает первоначальное положениепроисходит распакеровка скважины, После распакеровки.снаряд извлекают на поверхность. В случае прихвата тампонажного снаряда тампонажной смесью трубам придают обратное врацение, отвинчивают по резьбе 15 пакер. от тампонажного снаряда и. затем извлекают его ужв беэ тампонажного снаряда. С учетом такой возможности тампонажный снаряд изготовляют из легко раэбуриваемых материалов (алюминий, пластмассы и пр.)..После удаления элемента 18 и замены разрушенной мембраны 16 на новую пакер может быть использован повторно. То обстоятельство, что при раскрытом пакере не производится никаких перемецений снаряда, обеспечивает сохранность гид" равлической манжеты и возможность многократного использования пакера.

Условный экономический эффект от применения пакера составляет около

1,5 тыс. руб. на один комплект. Экономия достигается за счет повышения качества изоляции поглоцакщих гори- . зонтов и уменьшения количества повторных тампонажей, а также эа счет сокращения времени схватывания тампонажной смеси.

1049657

Сост; витель Е.Молчанова

Редактор В.Данко Техред В.Далекорей Корректор A,Òÿñêo

Заказ 8382/33 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4