Способ разобщения межтрубного пространства скважины

 

Изобретение относится к нефтяной пром-ти и позволяет повысить надежность разоб1пе1 ия межтрубного пространства скважнны. Способ включает спуск в скважину на колонне труб термостойкого накера с уплотнительным элементо.м (УЭ) в виде пабора из термостойких 20, 22 и низкотемпературных термоп.частпчиых угкпотпительны.х колец 21. Далее перекрывают межтрубнос пространство УЭ путем воздействия осевой нагрузки, передаваемой от колонны труб при и.х вращении. Пакер фиксируют в обсадпой колонне и закачивают теплоноситель (Т) в скважнну. При этом он расплавляет низкотемпературпые уплотнительные кольца 21 УЭ. Осуществляют эксплуатацию накера, в процессе Koropoii обеспечивают непосредственную гидродинамическую связь закачиваемого Т с расплавленным материалом (Д ) колец 21. Ирп этом объем раснлавленного М колец 21 постоянно восполняют в процессе закачки Т в скважипу готовой расплавленной жидкотекучей фазой указапного Л. Это обеспечивает постоянный контакт УЭ с повер.хностью обса. шой колоппы. 2 ил. (С (Л со СП СП О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5И 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ уплотнительным элементом (V3) в виде 1»3бора из термостойких 20, 22 и низкотемпературных термопластичных у»».»oò»»»»òå»û»»»i колец 21. Далее перекрывают межтруб »ос

»»ростра»»ство У3»» у Tcх» возде Йстви я осино»» нагрузки, передавас мой от колонны труб при их вращении. Пакер фикс»»руэот в обсадной колонне и закачивают теплоноситель (Т) в скважину. При этом он расплавляет низкотемпературные уll,»oò»»»»òåëü»»ûñ кольца

2! УЭ. Осуществлянгг эксплуатацию ll;»êåðà, в процессе которо«обеспечивают нспосрсдственную гидродинамическую связь закачиваемого Т с расплавленным vатериалом (М) колец 21. При этом об.ьем расплавленного

М колец 21 постоянно»»осполняю». в про»»ес с закачки Т в скважину готовой расплавленной жидкотекучей фазой указа»»ного М. Это обеспечивает постоянный контакт УЭ с поверхностью обсад»гой колонны. 2 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 ) 3926 14/22-03 (22) 11.07.85 (46) 07.12.87. Бюл. № 45 (7 l ) Науч»ю-производственное объединение по термическим методам добычи нефти «Союзтермо»»ефть» (72) В. Н. Кор»»»у»»ов и В. А. Ма»иков (53) 622.245.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ,)х 829869 кл. Е 21 В 33/12, !979

Г1атент США Х! 4296806, кл. Е 2! В 33/!28, 1981. (54) СПОСОБ РАЗОБЩЕНИЯ МЕЖТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к нефтяной иром-ти и позволяст повысить надежность разоб»»»е»1ия межтрубного пространства скважи »ы. Способ включает спуск в скважину

»»Н колонне труб термостойкого пакера с

„„SU„„1357540 А 1

1357540

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к способам разобщения межтрубного пространства скважины с применением термостойких пакеров, преимущественно в паронагнетательных скважи н ах.

Цель изобретения — — повышение надежности разобщения межтрубного пространства скважины.

На чертеже изображен термостойкий пакер, иллюстрирующий способ, исходное положение, на фиг. 2 — то же, рабочее положение.

Термостойкий пакер состоит из ствола 1, охватываемого кожухом 2, образующего со стволом 1 в верхней части подвижное соединение. Между кожухом 2 и стволом l образован кольцевой зазор 3, гидравлически связанный радиальным каналом 4 в стволе 1 пакера с его осевым каналом 5. На нижнем конце кожуха 2 установлен корпус гидроцилиндра 6, в котором установлен поршень 7 с конусом 8. В стенке корпуса гидроцилиндра 6 выполнены окна 9, в которых установлены шлипсы 10 якоря, охватывающие конус 8.

Кольцевые зазоры между корпусом гидроцилиндра 6, стволом 1 и поршнем 7 перекрыты уплотнениями 11 и !2. На верхнем конце кожуха 2 выполнена резьба 13. па которую навинчена муфта 14. На муфте 14 закреплена шлицевая гайка 15, образующая подвижное шлицевое соединение с ответными шлицами 16 на стволе 1. Ниже места расположения шлицев 16 ствол 1 содержит торцовый клапан 17. В месте подвижного сопряжения со стволом 1 кожух 2 содержит посадочное место 18 для торцового клапана !7. На наружной поверхности кожуха 2 между муфтой 4 и корпусом гидроцилиндр» 6 установлен уплотнительный узел паксра в виде набора колец. Уплотнитсльный узел пакера состоит из антиэкструзионнь;х шайб 19, верхних тсрмостойких употнительных колец 20 промежуточного опорного уплотнительного кольца 21 с низкой температурой плавления и нижних тсрмостойких уплотнительных колец 22. Верхние 20 и нижние 22 уплотнительные кольца выполнены коническими и установлены по направлению к промежуточному кольцу 21. На внутренней пои рхности кожуха 2 внутри кольцевого зазо-! эа установлена кольцевая емкость 23, заглушенная снизу и открытая сверху, заполненная термопластичным материалом 24.

В месте установки промежуточного кольlIà 21 H кожухе 2 выполнены радиальные каналы 25, соединяющие в месте установки внутреннюю полость кольцевой емкости 23 с наружной поверхностью кожуха 2 и уплотнительного кольца 21. На нижнем конце ствола пакера установлена стопорная втулка 26 и посадочное седло-дроссель 27 для перекрытия осевого канала 5 ствола 1 клапаном 28.

Термостойкий пакер работает следующим образом.

На колонне насосно-компрессорных труб пакер опускается на определенную глубину

5 в скважину.

Перекрывают осевой канал 5 ствола 1 пакера путем подачи с поверхности клапана 28 с посадкой на седло-дроссель 27. Подают в осевой канал 5 под давлением рабо10 чую жидкость, которая через радиальное отверстие 4 поступает в гидроцилиндр 6.

Поршень 7 перемещается в гидроцилиндре.6 вниз и конусом 8 выводит,из окон 9 шлипсы 10 до упора их в стенку обсадной колонны, что приводит к закреплению пакера. Прекра15 щают подачу давления. Вращением колонны насосно-компрессорных труб осуществляют перекрытие межтрубного пространства уплотнительным элементом пакера.

При этом шлипсы 16 на стволе 1 взаимодействуют с ответными шлицами шлицевой

2О гайки 15, которая жестко связана с муфтой 14, Муфта 14 навинчивается на резьбу кожуха 2, перемещается вниз и сжимает верхние 20 и нижние 22 уплотнительные кольца уплотнительного элемента пакера до

25 контакта с обсадной колонной. Перемещают вниз ствол 1 до посадки клапана 17 на посадочное место 18 в кожухе 2. Освобождают осевой канал ствола 1 пакера от клапана 28 известными способами. Пакер подготовлен для подачи теплоносителя в пласт.

ЗО Во время закачки теплоносителя в полость скважины в пакере происходят следующие явления, способствующие повышению качества герметизации.

Происходит прогрев ствола 1 пакера и элементов конструкции. При достижении

ЗБ определенной температуры происходит расплавление термопластичного материала 24 в кольцевой емкости 23. В пластическое состояние переходит также и промежуточное уплотнительное кольцо 21 уплотнительного

4 элемента пакера. Под действием давления теплоносителя, сообщаемого в кольцевой зазор 3 через радиальный канал 4 в стволе 1 пакера, расплаз термопластичного материала из кольцевой емкости 23 поступает через радиальный канал 25 в кожухе 2 в уплотни45 тельный элемент пакера, поддерживая тем самым в нем избыточное, давление, превосходящее давление теплоносителя под пакером. Избыточное давление в уплотнительном элементе, превышающее подпакерное, поддерживается постоянно в течение всего пеэ0 риода закачки теплоносителя за счет существования местного гидравлического сопротивления, а именно сужения осевого канала 5 седлом-дросселем 27 ствола 1 пакера.

В пропессе прогрева пласта и обсадной колонны происходит изменение осевых и радиальных размеров обсадной колонны в сторону их увеличения, что приводит к снижению внутренних напряжений в уплотнитель1357540 ном элементе пакера. В этот момент происходит подача под давлением в уплотнитель расплавленного термопластичного материала из кольцевой емкости 23 необходимого объема, что восстанавливает напряжение в уплотнителе. Нижние уплотнительные кольца 22 из термостойкого материала при этом работают под небольшим перепадом давления, направленным и действующим на них изнутри, что способствует дополнительному их поджиму к стенке обсадной колонны.

Верхние уплотнительные кольца 20 уплотнительного элемента пакера находятся под полным перепадом давления со стороны расплавленного термопластичного материала. который во много раз превосходит по вязкости уплотняемую рабочую среду — пар.

При утечке части расплавленного термопластичного материала через кольцевой зазор между уплотнительным элементом пакера и обсадной колонной в межтрубное пространство над пакером, происходит его постоянная компенсация путем подачи под давлением рабочей среды — пара термопластичного Материала из кольцевой емкости 23.

Объем кольцевой емкости 23 задается конструктивно из условия обеспечения длительной эксплуатации пакера.

Наличие расплава термопластичного материала между верхними 20 и нижними 22 уплотнительными кольцами и постоянная компенсация под давлением его обьема обеспечивает постоянный контакт уплотнительного элемента с поверхностью обсадной колонны.

При прекращении подачи теплоносителя происходит остывание конструкции пакера и обсадной колонны. В этом случае происходит термическое изменение размеров в сторону их уменьшения.

Расплавленный термопластичный материал находится в процессе остывания в постоянном контакте со стенкой обсадной колонны, что обеспечивает герметичность пакера и в состоянии охлаждения скважины.

При повторной подаче теплоносителя вновь происходит разогрев пакера, расплавление термопластичного материала 24 и подача его под давлением в полость между верхними 20 и нижними 22 уплотнительными кольцами с обеспечением контакта с обсадной колонной.

Съем пакера с места установки осуществляется простым натяжением колонны насосно-компрессорных труб. При этом стопорная втулка 26 входит во взаимодействие с поршнем 7 и перемещает его вверх внутрь гидроцилиндра 6. Г1оршень 7 упирается в днище гидроцилиндра 6 и перемещает его вместе с кожухом 2 и уплотнителем пакера, тем самым происходит съем пакера с места установки.

Пакер извлекается из скважины. Заменяют элементы уплотнительного узла. Коль11ри этом постоянное восполнение в уплотнительном элементе пакеря расплавленного термопластичного материала позволяет исключить отрицательное влияние Hd работоспособность пяксра геометрии обсадной

З5 колонны, различных дефектов ее внутренней поверхности, поскольку расплавленный термопластичный матсриал, подаваемый под избыточным давлением в промежуток между верхними и нижними хплотнительными эле40 ментами пакеОя, полностью повторяет форму уплотняемой поверхности. Нали ие седлядросселя в осево;l канале ствола пакера позволяет поддсрживать избыточное давление на уплотняемой поверхности и обеспечивать поджим шлипсов якорящего узла

45 поршнем с клином в течение всего периода эксплх ата ции.

Форт на изобретения

50 55

30 цевую емкость 23 заполняют термопластичным материалом 24 и пакер вновь готов к эксплуата LIHH.

В качестве термопластичного материала для различных условий эксплуатации, обусловленных температурой тепносителя и давлением закачки, рекомендуется до температуры 260 С применять теплопластики, например полиэтилен. Г1ри более высоких температурах целесообразно применение легкоплавких сплавов тяжелых металлов на основе висмута, сурьмы, свинца, которые обладают повышенной вязкостью, химической инертностью к соединениям, имеющимся в скважине и не кипят до температуры порядка 500 С.

Предлагаемый способ с использованием теомостойкого пакера позволяет повысить надежность разобщения межтрубного Нространства сквяжиHbl при циклических колебаниях температуры и термического изменения размеров иякеря и обсадной колонны.

Применение в уплотнителе пакера легкоплавкого термоплясгичного материала, из которого состоит его промежуточное уплотнительное кольцо и заполнена кольцевая емкость, с обеспечением передачи давления

Hà расплавленнhlé тер vlоплястичный материал дает возможность постоянно поддерживать его контакт сo LTelllioH o6cBëíoé колонны как в расплавленном, тяк и в твердом состоянии.

Способ разобщения межтрубного пространства скважины, включающий спуск в скважину на колонне труб термостойкого пакера с уплотнительным элементом в виде набора из термостойких и низкотемпературных термопластичных уплотнительных колец, перекрытие межтрубного пространства уплотнительным элементом пакера путем воздействия осевой нагрузки, передаваемой от колонны труб, фиксацию пяксра в обсад1357540

7 д

/д (ос яви с.li . I. Фар кшин

Редактор (.. l!атрушс ва ехрс i, И. Верее Корректор О. Кравцова

Ла каз 54с!7/21! Тираж 533 11одписное

В iliIII III Государств< fill()I комитета (:(:(:Р цо дедам изобретений и открытии ! 13035, Москва. )K — 35, !заушская наб., д. 415

llf)c)HçâïIIñTâåIIHî-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, уд, Проектная. 4

5 ной колонне, закачку теплоносителя в скважину, воздействие теплоносителя на уплотнительный элемент пакера и расплавление его низкотемпературных уплотнительных колец, отличающийся тем, что, с целью Iioвыгнения надежности разобщения межтрубного пространства скважины, в процессе эксплуатации пакера обеспечивают непосредственную гидродинамическую связь закачиваемого теплоносителя с расплавленным термопластичным материалом низкотемпературных колец уплотнительного элемента, при этом объем расплавленного термопластичного материала уплотнительных колец постоянно восполняют в процессе закачки теплоносителя в скважину готовой расплавленной жидкотекучей фазой указанного термопластичного материала.