Способ разобщения пластов при креплении скважин и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин. Цель - повышение надежности разобщения тонкопереслаивающихся пластов с одновременным исключением необходимости разбуривания дополнительного цементного стакана в обсадной колонне. Для этого перед пакеровкой скважины ее затрубное пространство под нижним уплотнительным элементом изолируют перекрывающим элементом от затрубного пространства скважины над ним. Скважину пакеруют путем повышения давления в затрубном пространстве под перекрывающим элементом, а также путем последовательного расширения уплотнительных элементов снизу вверх с помощью повторного продавливания отобранного в обсадную колонну расчетного объема тампонажного раствора в затрубное пространство скважины. После проведения пакеровки пространство под пакерующим узлом уменьшают путем повторного снижения давления в обсадной колонне. Устройство для осуществления данного способа содержит установленный на корпусе под нижним уплотнительным элементом пружинный расширяющийся перекрыватель одностороннего действия. Последний взаимодействует с замком-толкателем, включающим дифференциальную втулку, установленную на корпусе и образующую с ним заполненную жидкостью кольцевую камеру, и размещенный в полости срезного штифта с упором в втулку поршень с шариками. Втулка установлена на корпусе с возможностью упора в крайнем ее верхнем положении во внутренюю поверхность перекрывателя. 2 с.и. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUHAЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

p r..„"

° t аЪ °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4322723/23-03 ! (22) 29.10.87 (46) 07.03.90. Бюл. Р 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72),Ю.З.Цырин, В.И.Ванифатьев, А.К.Дудаладов, А.А.Домальчук, С.Н.Силуянов, В.Л.Фридман и С.В.Терентьев (53) 622.245.4(088.8) (56) Цырин Ю.3. и Ванифатьев В.И, Крепление скважин с применением проходных пакеров, — N. Недра, 1987, с ° 17-18 °

Авторское свидетельство СССР

У 1485941, кл. Е 21 В 33/12, 1987. (54) СПОСОБ РАЗОБЩЕНИЯ ПЛАСТОВ ПРИ

KPEIIJIEHHH СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин. Цельповышение надежности разобщения тонкопереслаиваюцихся пластов с одновременным исключением необходимости разбуривания дополнительного цементного стакана в обсадной колонне. Для этого перед пакеровкой скважины ее затрубное пространство под нижним .уплотнительным элементом изолируют перекрыИзобретение относится к креплению нефтяных и газовых скважин, а именно к способам и устройствам для разI общения пластов при креплении скважин с тонкопереслаивающимися пластами в

Цель изобретения — повышение надежности разобщения тонкопереслаиваю„„80„„15484 А 1 (51)5 Е 21 В 33 12 33/13

2 вающим элементом от затрубного пространства скважины над ним. Скважину пакеруют путем повышения давления в затрубном пространстве под перекрывающим элементом, а также путем последовательного расширения уплотнитвльных элементов снизу вверх с помощью повторного продавливания отобранного в обсадную колонну расчетного объема тампонажного раствора в затрубное пространство скважины. После проведения пакеровки пространство под пакерующим узлом уменьшают путем повторного снижения давления в обсадной колонне.

Устр-во для осуществления данного способа содержит установленный на

Q корпусе под нижним уплотнительным элементом пружинный расширяющийся перекрыватель одностороннего действия.

Последний взаимодействует с замком- С толкателем, включающим дифференциальнуб втулку, установленную на корпусе и образующую с ним заполненную жидкостью кольцевую камеру, и размещенный в полости срезного штифта с упором в втулку поршень с шариками. Втулка ус- 4 " тановлена на корпусе с возможностью упора в крайнем ее верхнем положении во внутреннюю поверхность перекрыва- () теля. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил. М щихся пластов с одновременным исключением необходимости разбуривания дополнительного цементного стакана в обсадной колонне.

На фиг. 1 изображена нижняя зона скважины перед началом цементирования скважины; на фиг. 2 — то же, в момент завершения подготовки к паке1548407 ровке скважины; на фиг. 3 — промежуточный момент процесса пакеровки скважины; на фиг. 4 — нижняя зона скважины в процессе вытеснения в за5 трубное пространство порции тампонажкого раствора, оставшейся в обсадной колонне после расширения всех уплотнительных элементов устройства, т. е. окончание процесса пакеровки; на 1Î фиг. 5 — устройство для осуществления способа, исходное положение; на фиг. 6 — то же, момент завершения подготовки к расширению его уплотнительных элементбв; на фиг. 7 — то же, момент окончания пакеровки скважины.

Способ разобщения пластов при креплении скважин включает установку на обсадной колонне пакерующего устройства с двумя или более гидравли- 20 ческими уплотнительными эле1лентами (фиг. 1), цементирование скважины путем закачивания в обсадную колонну тампонажного раствора и продавливания его в затрубное пространство скважиныЯ5 продавочной жидкостью с плотностью меньшей, чем плотность тампонахсного раствора, отбор расчетного объема тампонажного раствора в обсадную колонну через ее башмак путем снижения давле- 30 ния в ней после получения сигнала

"Стоп" (фиг. 2), пакеровку скважины путем закачивания в уплотнительные элементы устройства тампонахсного ра-ь створа из затрубного пространства скважины (фиг. 3) .

Перед пакеровкой скважины ее затрубное пространство под нижним уплотнительным элементом устройства изоли"" руют от затрубного пространства Б 40 скважины над ним перекрывающим элементом (фиг. 2). Пакеровку скважины производят повьппением давления в затрубном пространстве под нижним уплотнительным элементом устрoHcтва и последовательным расширением уплотни-тельных элементов г изу вверх путем повторного продавпивания отобранного в обсадную колонну расчетного объема тампонажного раствора в затрубное про-50 странство скважины (фиг. 3 и 4).

После проведения пакеровки скважины давление в затрубном пространстве скважины под устройством уменьшают путем повторного снижения давления в обсадной колонне.

Пакеруюцее устройство содержит (фиг. 5) полый составной корпус 1 с радиальным каналом 2, перекрытым полым срезным штифтом 3, установленные на корпусе два или более уплонительных элемента 4 и 5, полости 6 которых гидравпически сообщаются через выполненные в корпусе 1 осевые каналы

7 друг L другом и затрубным пространством скважины, размещенные в осевых каналах 7 корпуса 1 обратньп 8, редукционные 9 и регулировочный 10 клапаны, установленное в проходном канале 11 корпуса 1 в нижней части устройства подвижное упорное кольцо 12 и взаимодействующую с ним цементировочную пробку 13 с опорным элементом 14 в верхней части. Непосредственно под нижним уплотнительным элементом 4 на корпусе 1 установлен пружинньп расширяющийся перекрыватель 15 затрубного пространства одностороннего действия.

С наружной говерхностью перекрывателя

15 взаимодействует замок-толкатель, включающий дифференциальную втулку

16 с циркуляционными каналами 17, размещенную на наружной поверхности .корпуса 1 и образующую с ним заполненную жидкостью камеру 18, а также разобщающий камеру 18 от проходного канала

11 поршень 19, размещенный в полом срезном штифте 3 посредством шариков

20 с упором во втулку 16. Высота камеры 18 по меньшей иере равна длине зоны взаимодействия А втулки 16 с перекрывателем 15. Втулка 16 размещена с возможностью упора ее в крайнем верхнем положении во внутреннюю поверхность перекрывателя 15. Регулировочный клапан 10, которым верхний уплонительный элемент сообщен с вьпперасположенным наружным пространством, рассчитан на давление не меньшее, чем нижерасположенные обратный 8 и редукционный

9 клапаны. Подвижное упорное кольцо

12 помещено мехду выступами 21 и 22 корпуса 1 (расстояние между выступами рассчитывается и выполняется заранее).

Цементировочная пробка 13 с возможностью сцепления с упорным кольцом

12, а ее опорный элемент 14 выполнен с возможнсстью взаимодействия с выступом 21. Нижняя часть корпуса 1 — между замком-толкателямл упорным кольцом

12 - может состоять из набора обсадных труб и патрубков.

Пакерующее устройство работает следующим образом.

Цементировочная пробка 13 при прохождении в интервале установки устройства срезает полый штифт 3 и фикси.

1548407 руется в конечном положении на упорном кольце 12. Таким образом, заканчивается процесс цементирования скважины. При снижении давления в обсад 5 ной колонне сцепленная с упорным коль; цом 12 цементировочная пробка 13 под действием столба тампонажного раствора 23, находящегося в затрубном прсстранстве скважины (фиг. 6), поднимается вверх до контакта ее опорного элемента 14 с выступом 21, и тампонажный раствор заполняет пространство в обсадной колонне под цементировочной пробкой 13. При этом (фиг. 6) дифференциальная втулка 16 замка-толкателя

1О

15 перемещается нниз, вьггесняя из кольцевой полости 18 через зазор 24 жидкость которая в свою очередь выдавливает из разрушенного полого штифта 3 поршень

19 и шарик 20 в проходной канап 11.

Дифференциальная втулка 16 при своем перемещении освобождает пружинный расширяющийся перекрыватепь 15, который изолирует затрубное пространство

25 под нижним уплотнительным элементом 4 от затрубного пространства 26 над этим элементом. Путем наращивания

25 давления в обсадной колонне (фиг. 7) перемещают цементировочную пробку 13, сцепленную с упорным кольцом 12 вниз, соответствечно повышая давление н затрубном пространстве 25 под устройством. Тампонажный раствор, вытесняемый из обсадной колонны, по перепускному каналу 7 поступает в полость упЗО

35 лотнительного элемента 4, расширяя его до соприкосновения со стенкой скважины 27, одновременно втулка 16 под действием возникающего перепада давления между проходным каналом 11 и затрубный пространством 25 может перемещаться вверх до соприкосновения с внутренней поверхностью перекрывателя, при этом тамп онажный р а створ про- 45 должает поступать в уплотнительный элемент 4 через циркуляционный канал

17. При достижении н полости уплотнительного элемента 4 давления, достаточного для вьггеснения этим уплотни5о тельным элементом глинистой корки сс стенки скважины 27, срабатывает редукционный клапан 9, и тампонажный раствор по перепускным каналам 7 поступает в полость уплотнительного элемента

5, расширяя его. Тампонажный раствор, оставшийся в обсадной колонне после расширения уплотнительньгх элементов, вытесняется из нее в затрубное пространство 26 „перемещаясь через уплотнительнь1е элементы и отверстие 28 регулироночногп клапана 10. Давление в затрубном пространстве 25 уменьшают

/ путем довторного снижения давления н обсадной колонне, кран на цементировочнсй головке закрывают и колонну оставляют на 03Ц.

Ф о р м у л а и з о,б р е т е н и я

1. Способ разобщения пластов при креплении скважин, включающий установку на обсадной колонке пакерующего узла с двумя или более гидравлическими уплотпительными элементами, цементирсвапие скважины путем закачивания обсадную колонну тампонажного, раствора и проданливания его в затрубное пространство скважины проданочной жидкостью с плотностью меньшей, чем плотность тампонажного раствора, отбор расчетного объема тампонажного раствора в обсадную колонну через ее башмак путем снижения давления в ней после получения сигнала "Стоп" и пакеронку скважины путем закачинания н уплотнительные элементы тампонажного раствора из затрубного пространства скважины, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения надежности разобщения тснкопереслаинаюшихся пластов с одновременным исключением необходимости разбуринания дополнительного цементного стакана в обсадной колонне, перед пакеровкой скважины ее затрубное пространство под нижним уплотнительным элементом изолируют перекрывающим элементом от затрубного пространства скважины над ним, а пакеровку скважины производят повышением давления в затрубном пространстве под перекрывающим элементом и последовательным расширением уплотнительных элементов снизу вверх путем повторного продавливания отобранного н обсадную колонну расчетного объема тампанажного раствора н затрубное пространство скважины. . 2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что после проведения пакетиронки скнажины давление в затрубнам пространстве скважины под пакерующим узлом уменьшают путем повторного нижения давления в обсадной колонне.

3. Устройство для разобщения пластов при креплении скважин, содержащее полый корпус с радиальным каналом, 7 154840 перекрытым полым срезным штифтом, установленные на корпусе два или более гидравлических уплотнительных элемента, полости которых сообщаются через выполненные в корпусе осевые каналы друг с другом и затрубным пространством скважины, размещенные в осевык каналах корпуса клапаны, установленное в проходном канале корпуса в ниж- 1О ней части устройства подвижное упорное кольцо и взаимодействующую с ним цементировочную пробку, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности разобщения тонкопереслаиваюцихся пластов с одновременным исключением необходимости разбуривания дополнительного цементного стакана в обсадной колонне, оно снабжено установленным на корпусе под нижним уплотнительным элементом — пру7

8 жинным расширяющимся перекрывателем одностороннего действия и размещенным . с возможностью взаимодействия с ним замком-толкателем, включающим дифференциальную втулку, установленную на корпусе и образующую с ним заполненную жидкостью кольцевую камеру, и размещенные в полости срезного штифта с упором в дифференциальную втулку поршень с шариками, при этом дифференциальная втулка установлена на корпусе с возможностью упора в крайнем ее верхнем положении во внутреннюю поверхность пружинного перекрывателя.

4. Устройство по и. 3, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что корпус на внутренней поверхности выполнен с выступами, а подвижное упорное кольцо размещено межцу указанными выступами.

1548407

1548407

Составитель В.Ванифатьев

Редактор В.Бугренкова Техред N.Ходанич I - Корректор С.Шекиар

Заказ 123 Тираж 481 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101