Устройство для цементирования скважин

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТИ-; РОВАНИЯ СКВАЖИН, включающее корпус с камерой сгорания, камерой для тампонажного раствора, поршень, основной пороховой заряд и дополнительный пороховой заряд, размещенный в полости корпуса, сообщенной с полостью скважины, и пакерующие элементы, установленные в верхней и нижней частях корпуса, отличающ4ес я тем, что, с целью повышения надежности его опорожнения путем снижения давлений импульсного характера на тампонажный раствор, оно снабжено кожухом, подвижным относительно корпуса и образующим с ним против камеры сгорания наружную кольцевую полость fи втулкой-толкателем,установленной на корпусе против камеры для тампонажного раствора, при э1;рм корпус против кожуха выполнен с верхними радиальными отверстиями, сообщающими камеру сгорания с наружной кольцевой полостью, нижними перекрытыми кожухом рс1диальными отверстиями, против которых камера сгорания выполнена с аккумулирующей полостью, и нагнетательными отверстиями против втулки-толкателя, установленной с возможностью открытия нагнетательных i отверстий при открытии нижних радиальных отверстий корпуса, полость (Л которого под дополнительный пороховой заряд выполнена между пакерующис: мй элементами. 2. Устройство по п. 1, отли чающееся тем, что дополнительный пороховой заряд установлен с возможностью срабатывания при опорожнении камеры для тампонажного раствора. D X Э ;о :АЭ ND

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) Е 21 В 33 -32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3523723/22-03 (22) 09.11.82 (46) 30.03.84.Бюл. 1) 12 (72) Н.Н.Кудряшов и С.A.Äîëãèõ (53) 622.245.42(088.8) (56) 1. Харьков В.A. Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин. И., "Недра", 1969., с. 34.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 764428, кл. Е 21 В 33/132, 1973 (прототип).

J (54} (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ IlENEHTHРОВАНИЯ СКВАЖИН, включающее корпус с камерой сгорания, камерой для тампонажного раствора, поршень, основной пороховой заряд и дополнительный пороховой заряд, размещенный в полости корпуса, сообщенной с полостью скважины, и пакерующие элементы, установленные в верхней и нижней

s частях корпуса, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности его опорожнения путем снижения давлений импульсного характера на тампонажный раствор, оно снабжено кожухом, подвижным относительно корпуса и образующим с ним против камеры сгорания наружную кольцевую полость,и втулкой-толкателем,установленной на корпусе против камеры для тампонажного раствора, при этрм корпус против кожуха выполнен с верхними радиальными отверстиями, сообщающими камеру сгорания с наружной кольцевой полостью, нижними перекрытыми кожухом радиальными отверстиями, против которых камера сгорания выполнена с аккумулирующей полостью, и нагнетательными отверстиями против втулки-толкателя, установленной с возможностью открытия нагнетательных отверстий при открытии нижних ради- Е

Я альных отверстий корпуса, полость которого под дополнительный пороховой заряд выполнена между пакерующими элементами.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что дополнительный пороховой заряд установлен с воэможностью срабатывания при опо-. рожнении камеры для тампонажного раствора.

1082932

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частнос- ти к устройствам для цементирования скважин, например, для герметизации дефектов при ремонте обсадных колонн, при проведении подземных и капитальных ремонтов и т.д.

Известно устройство для цементнрования скважин, включающее корпус с открывающимся дном и шарнирным клапаном (1j .

Недостатком данного устройства является длительность самопроизвольного опорожнения его от цементного раствора. наиболее близким к предлагаемому является устройство для цементирования скважин, включающее корпус с камерой сгорания, камерой для тампонажного раствора, поршень, основной пороховой заряд и дополнительный по- 2О роховой заряд, размещенный в полости корпуса, сообщенной с полостью скважины, и пакерующие элементы, установленные в верхней и нижней частях корпуса (2) .

Недостатком известного устройства является низкое качество цементирования скважин, так как оно не обеспечивает задавливания тампонажного раствора в пласт. Это происходит из- 30 за кратковременности процесса и резкого скачка давления, возникающего при горении заряда.

Цель изобретения - повышение надежности опорожнения устройства пу- 35 тем снижения давлений импульсного характера на тампонажный раствор.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для цементирования скважин, включающее корпус с камерой 40 сгорания, камерой для тампонажного раствора; поршень, основной пороховой заряд и дополнительный пороховой заряд, размещенный в полости корпуса, сообщенной с полостью скважины и пакерующие элементы, установленные

45 в верхней и нижней частях корпуса, набжено кожухом, подвижным относи- . тельно корпуса и образующим с ним против камеры сгорания наружную кольцевую полость, и втулкой-толкателем, установленной на корпусе против камеры для тампонажного раствора, при этом корпус против кожуха выполнен с верхними радиальными отверстиями, сообщающими камеру сгорания с наруж-:,5 ной кольцевой полостью,.нижними перекрытыми кожухом радиальными отверстиями, против которых камера сгорания выполнена с аккумулирующей полостью, и нагнетательными отверстия- бО ми против втулки-толкателя, установленной с возможностью открытия нагнетательных отверстий при открытии нижних радиальных отверстий корпуса, полость которого под дополнительный б5 пороховой заряд выполнена между пакерующими элементами.

Кроме того, устройство снабжено дополнительным пороховым зарядом, установленным с возможностью срабатывания при опорожнении камеры для тампонажного раствора.

На фиг. 1 — 3 представлено предлагаемое устройство. устройство состоит. иэ корпуса 1 с камерой 2 сгорания и с размещенным в ней пороховым зарядом 3. Кроме того, в корпусе выполнена камера 4 для тампонажного раствора, которая перекрыта в нижней части разI рывной диафрагмой 5. В камере 4 для тампонажного раствора размещен рабочий 6 и промежуточный 7 поршни. Между корпусом 1 и промежуточным поршнем 7 находится расширительная камера 8, заполненная машинным маслом.

Кроме того, устройство снабжено кожухом 9, установленным подвижно относительно корпуса 1. Кожух 9 образует с корпусом 1 против камеры 2 сгорания наружную кольцевую полость 10.

На корпусе против камеры 4 для там-. понажного раствора установлена также втулка-толкатель 11. Камера 2 сгорания в нижней части выполнена с аккумулирующей полостью 12. Корпус 1 про-. тив кожуха 9 выполнен с верхними радиальными отверстиями 13, сообщающими камеру 2 сгорания с наружной кольцевой полостью 10,нижними радиальными отверстиями 14, перекрытыми кожухом 9, и нагнетательными отверстиями 15 против втулки-толкателя 11, установленной с возможностью открытия нагнетательных отверстий 15 при открытии нижних радиальных отверстий 14. Камера 4 для тампонажного раствора сообщена с камерой 16 перетока газов каналом 17. В корпусе 1 выполнены также направляющие радиаль» ные отверстия, в которых размещены шлипсы 18. В кольцевой проточке корпуса размещен пакерующий элемент

19, в исходном положении закрытый съемным кожухом 20, между внутренней торцовой поверхностью которого и буртом 21 прикладывают рабочее давление, передаваемое через радиальный канал 22. Между кожухом 9, втулкой-толкателем 11 на корпусе 1 установлен дополнительный пороховой заряд 23.

Между промежуточным поршнем 7 и разрывной диафрагмой 5 в.кольцевой выточке на поверхности корпуса размещены шлипсы 24, пакерующий элемент

25 и стакан 26. Причем шлипсы смонтированы на втулке 27 с возможностью осевого перемещения и закреплены. на корпусе устройства пружинным замком

28 и шариковым (не показано). В торцовой части втулки расположен клаI

1082932 пан 29 с пружинным замком. Корпус устройства соединен с кабелем 30 посредством головки 31. Между головкой и шлипсами 18 в корпусе выполнена взрывающая перегородка 32 и датчик 33 давления. Скважина обсажена обсадной колонной 34.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском в скважину камеру

4 устройства заполняют тампонажным раствором (цементный раствор с водой) в количестве 0,2 м, а камеру 8 — машинным маслом-в количестве

1,5 л. На кабеле 30 устройство с наружным диаметром 116 и внутреннйм« 15

100 мм, длиной 20 м спускают в интервал цементирования скважин на глубину 1240 м.

В устройстве использованы стандартные пороховые заряды марки АДС-7 2П

)диаметром 40 и 140, высотой 500 мм, весом 2 и б кг ° Сигналом, поданным с поверхности земли,-воспламеняют пороховой заряд. При его горении вы- . деляются газы, которые поступают во 25 внутреннюю полость устройства. Давление газов передается на шлипсы 18, которые, выдвигаясь, входят в зацепление с обсадной колонной 34 и фиксируют устройство. Одновременно под 3(} действием давления газов через радиальные каналы 22 кожух 20 снимается с пакерующего элемента 19, который, раскрываясь, перекрывает сечение скважины. Через верхние радиальные З5 отверстия 13 давление газов передается на кожух 9 и сдвигает его, при этом открываются нижние радиальные отверстия 14 и происходит заполнение наружной кольцевой полости скважин- . 4О ной жидкостью. Давление также передается на поршень б, который сдвигается вниз и давит на тампонажный раствор в камере 4. Поршень б, опускаясь, садится на промежуточный поршень 7 и заставляет его перемещаться 45 вниз . Это вызывает рост давления и камере 8,приводящий в движение втулку-толкатель 11, которая своим тор..цом сжимает пакерующий элемент 25, а последний, расширяясь, перекрывает 5О обсадную колонну 34. одновременно с этим передается давление на шлипсы

24, которые входят в.зацепление с обсадной колонной, втулка-токлкатель

11 при этом открывает нагнетательные 55 отверстия 15. Движение втулки-толкателя происходит до срабатывания замка 28.

С началом движения поршня 6 давление передается на диаФрагму 5, кото- 6О рая при достижении предельного зна чения давления разрушается. Тампонажный раствор иэ корпуса, устройства выдавливается в скважину. Происходит процесс заполнения скважины тампонажным раствором. Пропорционально .уменьшению объема раствора внутри устройства падает давление. Снижение давления до расчетной величины служит сигналом к воспламенению дополнительного порохового заряда 23, что фиксируется, например, на шлейфовом осциллографе Н041У (находящемся на устье скважины) с помощью датчика 31 давления. Газы высокого давления, выделяющиеся при горении порохового заряда 23, поступают по кольцевому зазору между стенками корпуса устройства и обсадной колонны через нагнетательные отверстия 15 в камеру 4, эадавливая тампонажный раствор II пласт.

При этом внутренняя полость устройства для цементирования скважин выполняет роль аккумулятора давления, который, запасая и сглаживая первичный импульс, гарантирует плавное снижение давления, позволяющее постепенно задавливать тампонажную смесь в пласт.

Время окончания продавки тампонажного раствора устанавливают по понижению избыточного давления в корпусе устройства, что Фиксируют, например, на осциллографе Н041У при помощи датчика давления. Прдъем устройства осуществляют следующим образом. Сигналом, поданным с поверхности земли, взрывают перегородку, при этом давление в устройстве выравнивается с давлением в скважине. Шлипсы 18 возвращаются в транспортное положение. Устройство извлекают на поверхность, а в скважине остаются эластичная манжета 25 и шлипсы 24, зафиксирован ;ые шариковым замком на втулке 27 ° Центральный канал перекрыт клапаном 29, что исключает возможность вытеснения тампонажного раствора из пласта под действием пластового давления. . После окончания работ разбуривают цементный стакан и опрессовывают обсадную колонну при давлении, например, 100 кг/см на герметичность.

Известные устройства,для цементирования скважин не обеспечивают воэможности задавливания тампонажного раствора в пласт, следовательно, требуются повторные обработки. С применением предлагаемого устройства проводить повторное цементирование скважин нет необходимости. Наличие в устройстве аккумулятора давления и дополнительного порохового заряда повышает качество цементирования,так как оно позволяет не только доставлять тампонажный раствор в зону изоляции скважины, но и задавливать его в пласт.

1082932

39

1В

1082932

28 гг

Составитель В. Никулин

Редактор Л.Филь Техред A.Áàáèíåö Корректор А.Зимокосов

Эаказ 1704/30 Тираж 5á4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал Itt!II "Патент", г.ужгород, ул.Проектная 4