Способ герметизации шпуров и скважин и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при обработке горного массива растворами. Цель - повышение надежности герметизации и скорости перестановки пакера по скважине на новую заходку при обработке горного массива растворами. Устройство выполнено в виде центральной трубы с отверстиями, с обеих сторон которой расположены распорные шайбы и подвижные каретки с расширяющимися герметизирующими манжетами. Манжеты расширяются за счет силы давления жидкости на подвижные каретки при подаче ее в центральную трубу. Последняя выполнена с продольным направляющим пазом для перемещения подвижной каретки с буртиками. С внешней стороны герметизируемого участка подвижные каретки прикреплены к пружинам, охватывающим их герметизирующими манжетами. Пружины и герметизирующие манжеты упираются в упорные шайбы. С внутренней стороны герметизируемого участка каретки связаны с отрезками коаксиально располагающихся отрезков труб. Последние вместе с подвижными каретками могут телескопически взаимно перемещаться. Предусмотрена возможность перемещения отрезков труб до их расстыковки и образования зазора в момент полного распора герметизирующих манжет. В этот момент происходит выход жидкости из объема в прискважинную обрабатываемую зону горного массива. Дальняя от устья скважины распорная шайба посажена жестко. Ближняя от устья шайба посажена с возможностью ее регулируемого перемещения и фиксации на центральной трубе. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СО)ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4 А1 (gI)5 Е 21 F 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4413847/23-03 (22) 19.04.88 (46) 07.05.90. Бюл. 1Ф 17 (75) Н. И Д(ер бак (53) 622.8.831 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1262056, кл. Е 21 F 5/02, 1985.

Авторское свидетельство СССР

)) - 1240888, кл. Е 21 F 7/00, 1985. (54) СПОСОБ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ШПУРОВ И

СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО OCY1l(ECTBSIEНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при обработке горного массива растворами. Цель — повышение надежности герметизации и скорости перестановки пакера по скважине на но" вую заходку при обработке горного массива растворами. Устройство выпол1 нено в виде центральной трубы с отверстиями, с обеих сторон которой расположены распорные шайбы и подвижные каретки с расширяющимися герметизирующими манжетами. Манжеты расширяются за счет силы давления жидИзобретение относится к горной .промышленности и может быть использовано при обработке горного массива растворами.

Цель изобретения — повьппение надежности и скорости герметизации.

На фиг. 1 показана схема герметизатора при осуществлении предвари2 кости на подвижные каретки при подаче ее в центральную трубу. Последняя выполнена с продольным направляющим пазом для перемещения подвижной каретки с буртиками. С внешней стороны герметизируемого участка подвижные каретки прикреплены к пружинам, охватывающим их герметизирующими манжетами. Пружины и герметизирующие манжеты упираются в упорные шайбы.

С внутренней стороны герметизируемого участка каретки связаны с отрезками коаксиально располагающихся отрезков труб. Последние вместе с подвижными каретками могут телескопически взаимно перемещаться. Предусмотрена воэможность перемещения отрезков труб до их расстыковки и образования зазора в момент полного распора герметизируюп-;их манжет. В этот момент происходит выход жидкости из объема в прискважинную обрабатываемую зону горного массива, Дальняя от устья скважины распорная шайба посажена жестко, Ближняя от устья шайба посажена с возможностью ее регулируемого перемещения и фиксации на центральной трубе ° 2 з.п. ф-лы, 2 ил. тельного распора; на фиг. 2 — то же, при окончательном распоре герметизаторов.

На фиг. 1 обозначено: 1 — скважина; 2 — центральная высоконапорная труба пакера; 3 — высоконапорный рукав или высоконапорная труба; 4 — продольная канавка в центральной трубе; 5.—

1562470 винт в подвижной упорной шайбе 6; 7 — пружина упруго расширяющейся манжеты 8;

9 — каретка; 10 — труба, жестко закрепленная на каретке 9 11 — отвер9 5 стия в центральной высоконапорной трубе; 12 — труба„жестко, прикрепленная к каретке 13; 14 — пружина; 15— упруго расширяющиеся манжеты, жестко прикрепленные к пружине и к каретке;

16 упорная шайба, жестко закрепленная на трубе.

Порядок сборки пакера следуюший.

На центральную трубу 2 одевают пружину 14 с манжетой 15, которую жестко прикрепляют к упорной шайбе 16, Затем по трубе 2 перемещают каретку

13 с трубой 12 и каретку жестко крепят к манжете 15, по трубе 2 перемещают каретку 9 с трубой 10 и устанавливают расстояние между каретками

9 и 13, зависящее от фильтрационных свойств пород (это фильтрующая часть скважины). Темп нагнетания насоса должен быть больше приемистости сква- 2g жины (водопоглощающей способности скважины), при этом трубу 10 одевают на трубу 12. К каретке 9 жестко крепят пружину 7 и манжету 8, а с другой стороны к манжете 8 и пружине 7 жестко крепят подвижную упорную шайбу 6 и ее жестко фиксируют иа трубе " при помощи винта 5. К трубе 2.присоединяют высоконапорный рукав 3 (например, для неглубоких скважин), и пакер готов к использованию.

Способ осуществляют следующим образом.

В устье скважины, предназначенной для гидрообработки растворами, вводят пакер. Предварительно определяют расстояние между уплотнительными элементами, исходя из условия обеспечения превьппенйя производительности наГ— нетательного насоса над приемистостью 45 обрабатываемого участка скважины, и фиксируют уплотнительный элемент с подвижной шайбой на найпенном расстоянии от неподвижного элемента. Пакер вводят в заданную зону скважины и осуществляют предварительный распор уплотнительных элементов путем,наг1 нетания жидкости в скважину. Жидкость подают в затрубное пространство пакера на участок между уплотнительными элементами через централь-ную трубу, После предварительного.распора давление нагнетаемой жидкости повьппают и совмещают во времени конечный распор уплотнительных элементов с пропиткой обрабатываемого горного массива раствором. При этом создают давление, обеспечивающее продавливание раствора в горный массив.

Устройство представляет собой пакет с двумя манжетами, На центральной трубе пакера с отверстиями для прохода жидкости с глухим дном и упорной шайбой в этом месте устроена продольная канавка, где расположены продольные буртики кареток, cBOGopHO u поступательно перемещающихся по центральной трубе. На центральной трубе имеются две каретки, на них жестко посажены трубы, причем левая труба левой каретки входит в,правую трубу правой каретки и эти трубы свободно входят одна в другую и выходят при поступательном движении кареток.

Ближняя к устью скважины подвижная упорная шайба имеет стопор в виде винта, а в центральной трубе имеются углубления под винты для жесткого крепления этой шайбы на центральной трубе. Между шайбой и кареткой на центральную трубу свободно посажена пружина, которая своими концами жестко прикреплена к корпусам шайбы и каретки,. а на пружину в ее расжатом состоянии жестко посажены упруго расширяющиеся манжеты, при этом крайние манжеты жестко прикреплены к корпусам кареток, такая же конструкция предусмотрена между упорной шайбой икареткой, расположенных ближе к забою скважины.

Устройство работает следующим образом.

Пакер вводят в скважину в определенную проектом зону и включают высоконапорную насосную установку, при этом жидкость по трубе 2 (фиг. 1) поступает в отверстия l1 и далее — в пространство между трубой 2, трубами 10 и 12 и каретками 9 и 13, при . повьппении давления в этом пространстве жидкости каретки 9 и 13 поступательно уходят в противоположные стороны, сжимая пружины 7 и 14 и манже- .. ты 8 и 15, при этом упруго расширяющиеся манжеты увеличиваются в диаметре и перекрывают скважину в двух зонах, при дальнейшем увеличении давления трубы 10 и 12 выходят из зацепления (фиг, 2), и жидкость поступает в пространство между трубами 10 и 12, поверхностью скважины 1 и манжетами

156

8 и 15, манжеты продолжают увеличиваться в диаметре и надежно герметизируют скважину в двух зонах, соответственно в местах манжет 8 и 15 °

Для перестановки пакера на новую за.— ходку уменьшают давление нагнетания жидкости, при этом происходит разгерметизация скважин, сначала в результе разжатия пружин 7 и 14 и манжет 8 и 15 каретки 9 и 13 движутся навстречу друг другу, при этом труба 10 входит в трубу 12, далее при определенном и заданном давлении манжеты и пружины приходят в исходное положение, и пакер можно передвигать на новую заходку.

Формула и з обретения

1. Способ герметизации шпуров и скважин, включающий введение пакера в скважину, механическое сжатие уплотнительных элементов, установленных на пакере до надежного распора пакера, в скважине, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности и скорости герметизации, перед введением пакера в скважину определяют расстояние между уплотнительными элементами из условия обеспечения превышения производительности нагнетательного насоса над приемистос1 тью скважины, фиксируют уплотнитель-.

2470 6 ные элементы на этом расстоянии, затем вводят пакер в заданную зону скважины и осуществляют предварительный распор уплотнительных элементов

5 путем нагнетания жидкости в затрубное пространство пакера на участке между уплотнительными элементами, а конечный распор совмещают во време10 ни с пропиткой обрабатываемого горного массива растворами.

2. Устройство для герметизации шпуров и скважин, включающее центральную трубу с установленными на

15 ней уплотнительными элементами с механизмом раскрепления и закрепленных на трубе распарных шайб, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и скорости гер20 метизации, центральная труба на участке между уплотнительными элементами выполнена с отверстиями и продольной направляющей канавкой, а в торце с глухим дном, при этом центральная труба снабжена двумя подвижными каретками с буртиками и телескопическими трубами, причем буртики размещены в продольной канавке центральной трубы, а уплотнительные элемен30 ты снабжены расположенными внутри них пружинами и жестко соединены с каретками, при этом одна из распорных шайб снабжена стопором, выполненным в виде винта.

45 6 7

О 8 10 11 1113 14

1562470 .

Составитель И,Федяева

Техред М, Дидык

Редактор Н,Яцола

Корректор О. Ципле

I 1

Заказ 1043 Тираж 374 Подписное

ВНИИПИ ГосударственногЬ комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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