Манжетный разобщитель пластов



Манжетный разобщитель пластов
Манжетный разобщитель пластов

 


Владельцы патента RU 2607485:

Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (RU)

Изобретение относится к манжетному разобщителю пластов. Техническим результатом является создание надежного и герметичного устройства для разобщения пластов в скважине. Манжетный разобщитель пластов включает спускаемый в скважину на обсадной колонне и закрепляемый на ней стопорными элементами корпус с установленной в нем уплотнительной манжетой с верхним концом, выполненным в виде воронки. Корпус выполнен в виде центратора обсадной колонны, верхняя цилиндрическая часть которого выполнена с внутренней кольцевой проточкой, в которой установлена и закреплена стопорными элементами хвостовая часть манжеты. Манжета выполнена в виде цилиндра. Промежуток между верхней и нижней частями манжеты выполнен гофрированным в продольном направлении с условным наружным диаметром меньшим, чем диаметр ствола скважины, а в рабочем положении его диаметр больше или равен диаметру ствола скважины. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для разобщения пластов в скважине, преимущественно для цементирования обсадных колонн в условиях низких градиентов гидроразрыва пластов и наличия в скважине зон, склонных к поглощениям, а также для предупреждения нефтегазопроявлений и межпластовых перетоков.

Известно устройство для разобщения пластов в скважине (а.с. №1027368, МПК Е21В 33/14, опубл. 07.07.1983, бюл. №25), включающее корпус с осевым каналом и кожух, образующие между собой кольцевую полость, выполненные с радиальными отверстиями золотник и втулку, установленные в кольцевой полости, и пакер с размещенным в кольцевой полости нажимным поршнем, камера над которым сообщена с осевым каналом корпуса, причем золотник выполнен со сквозными осевыми каналами и установлен под втулкой в кольцевой полости между радиальными отверстиями корпуса и кожуха.

Известно также устройство для разобщения пластов в скважине (а.с. №1758207, МПК Е21В 33/12, опубл. 30.08.1992, бюл. №32), включающее ствол с осевым каналом и радиальными отверстиями, кожух, размещенный концентрично стволу и образующий с ним кольцевую полость, установленные на стволе упор, уплотнительную манжету и разжимной конус с конической торцовой поверхностью в нижней части, расположенной в кольцевой полости между стволом и кожухом. Кроме того, устройство снабжено разрезной обечайкой и дополнительной уплотнительной манжетой, расположенной в кольцевой полости под разжимным конусом, выполненной из материала, жесткость которого больше жесткости материала основной уплотнительной манжеты и сопряженной с последней по конической поверхности с углом конуса меньшим, чем угол торцовой поверхности разжимного конуса, причем разрезная обечайка выполнена из того же материала, что и разжимной конус.

Общими недостатками этих устройств являются:

- сложность конструкции;

- зависимость от избыточного давления в обсадной колонне, которое в случае его превышения в процессе продавки может спровоцировать перекрытие данными устройствами затрубного пространства, что приведет к повышению давления на стенки скважины, вследствие чего могут произойти гидроразрыв нижерасположенных пластов и потеря цементного раствора, ведущая к его недоподъему до устья скважины.

Известно устройство для манжетного цементирования (патент RU №51393, МПК 7 Е21В 33/13, 33/12, опубл. 10.02.2006, бюл. №4), содержащее уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жестко выполненными лепестками, и запорные элементы с целью турбулизации потока лепестки упора выполнены наклонно относительно центральной оси упора, а уплотнительная манжета установлена в упоре свободно с возможностью осевого перемещения вверх в процессе цементирования, причем упор с лепестками выполнен литым, также устройство снабжено ограничительным кольцом от осевого перемещения уплотнительной манжеты вверх.

Недостатками данного устройства являются:

- слабая фиксация манжеты в упоре за счет свободного ее расположения;

- малая площадь прилегания уплотнительной манжеты к породе.

Также известно устройство для разобщения пластов в скважине (патент RU №2164288, МПК 7 Е21В 33/13, 33/12, опубл. 20.03.2001, бюл. №8), включающее уплотнительную манжету, размещенную в конусообразном упоре с жесткими лепестками и хвостовиком, снабженным перегородками, на которых размещены скребки для стирания глинистой корки со стенок скважины и получения турбулентного движения тампонажного раствора.

Это устройство наиболее близко по технической сущности к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа.

Недостатком известного устройства является неплотное прилегание к стенкам необсаженной скважины, что может вызвать смешение бурового и цементного растворов вследствие утечки раствора и снизить прочность цементной крепи и качество его цементирования, снижая в целом надежность разобщения пластов.

Технической задачей настоящего изобретения является создание надежного и герметичного устройства для разобщения пластов в скважине при цементировании обсадных колонн в условиях низких градиентов гидроразрыва пластов и наличия в скважине зон, склонных к поглощениям бурового и тампонажного растворов.

Техническая задача решается путем использования манжетного разобщителя пластов, включающего спускаемый в скважину на обсадной колонне и закрепляемый на ней стопорными элементами корпус с установленной в нем уплотнительной манжетой с верхним концом, выполненным в виде воронки.

Новым является то, что корпус выполнен в виде центратора обсадной колонны, верхняя цилиндрическая часть которого выполнена удлиненной с внутренней кольцевой проточкой, в которой установлена и закреплена стопорными элементами хвостовая часть манжеты, выполненная в виде цилиндра, при этом промежуток между верхней и нижней частями манжеты выполнен гофрированным в продольном направлении с условным наружным диаметром меньшим, чем диаметр ствола скважины, а в рабочем положении его диаметр больше или равен диаметру ствола скважины.

Новым является то, что условный диаметр воронки манжеты не превышает условный диаметр центратора по его центрирующим ребрам.

Новым является то, что в качестве материала манжеты выбран набухающий в жидкости эластомер, при этом в качестве набухающего эластомера выбран водонабухающий полимер или нефтенабухающий каучук.

Новым является то, что в качестве стопорных элементов выбраны клин или болт.

На фиг. 1 изображен корпус манжетного разобщителя пластов с манжетой в сборе с частичным продольным разрезом.

На фиг. 2 изображено сечение манжеты по А-А (фиг. 1).

На фиг. 3 представлен общий вид манжетного разобщителя в рабочем положении, спущенного в зону разобщения пластов, после окончания процесса цементирования с частичным продольным разрезом.

На фиг. 4 изображено сечение корпуса разобщителя с манжетой по Б-Б (фиг. 3).

Манжетный разобщитель пластов включает корпус 1 (фиг. 1), спускаемый на обсадной колонне труб 2 (фиг. 3) и закрепляемый к ней стопорными элементами 3 (фиг. 1). В корпусе 1 установлена уплотнительная манжета 4, изготовленная из набухающего в жидкости эластомера с верхним концом, выполненным в виде воронки 5, и хвостовой частью, выполненной в виде цилиндра 6. Корпус 1 выполнен в виде центратора с центрирующими ребрами 7, в верхней цилиндрической части 8 которого во внутренней ее стенке выполнена кольцевая проточка 9 для установки хвостовой части манжеты 4. Промежуток между верхней и нижней частями манжеты 4 выполнен гофрированным в продольном направлении с выступами 10 и впадинами 11 (фиг. 2).

Манжетный разобщитель пластов работает следующим образом.

По согласованию с геологической и технологической службами бурового предприятия уточняют место установки устройства. Перед спуском в скважину на трубе 2 (фиг. 3) обсадной колонны с помощью болтов 12 (фиг. 3) закрепляют корпус 1 (фиг. 1). Во внутреннюю кольцевую проточку 9 части центратора вводят цилиндр 6 хвостовой части манжеты 4 и плотно фиксируют к поверхности трубы 2 (фиг. 3) с помощью стопорных элементов 3 (фиг. 1). Выше и ниже разобщителя на расстоянии 0,5-1 м устанавливают центраторы-турбулизаторы потока, выполняющие защитную роль за счет центрирования трубы 2 (фиг. 3) на данном участке относительно необсаженных стенок ствола скважины, тем самым предохраняя манжету 4 разобщителя от возможного разрушения в процессе спуска в скважину.

В собранном виде устройство спускают в скважину на колонне труб 2 (фиг. 3) до места установки. В процессе спуска обсадной колонны восходящий поток промывочной жидкости прижимает воронку 5 (фиг. 1) и гофрированную часть манжеты 4 разобщителя к поверхности обсадной трубы 2 (фиг. 3).

Далее с помощью цементировочных агрегатов расчетный объем цементного раствора закачивают в заколонное пространство скважины. После заполнения заколонного пространства тампонажным раствором и остановки процесса цементирования под действием гидростатического давления столба цементного раствора гофрированная часть манжеты 4 (фиг. 1) с выступами 10 и впадинами 11 (фиг. 2) расширяется в радиальном направлении, плотно прижимаясь к стенкам скважины 13 (см. фиг. 3 и 4). Цементный раствор, проникая в образовавшееся пространство 14 между расправленной манжетой 4 (фиг. 1) и трубой 2 (фиг. 3), продавливает остатки бурового раствора через технологические отверстия (не показаны), расположенные в нижней части манжеты 4 (фиг. 1), под разобщитель. За счет разности плотностей двух жидкостей цементный раствор закупоривает технологические отверстия, в результате чего цементный раствор заполняет пространство 14 (фиг. 3). Манжета 4 (фиг. 1), полностью расправляясь, прижимается к стенкам ствола скважины. Таким образом, значительно снижается воздействие гидростатического столба цементного раствора на нижнюю часть цементного столба под разобщителем.

Преимущества предложения:

- конструкция манжетного разобщителя пластов позволяет повысить надежность разобщения пластов;

- герметизация разобщаемого интервала предотвращает прорыв вод по суффозионным каналам.

1. Манжетный разобщитель пластов, включающий спускаемый в скважину на обсадной колонне и закрепляемый на ней стопорными элементами корпус с установленной в нем уплотнительной манжетой с верхним концом, выполненным в виде воронки, отличающийся тем, что его корпус выполнен в виде центратора обсадной колонны, верхняя цилиндрическая часть которого выполнена с внутренней кольцевой проточкой, в которой установлена и закреплена стопорными элементами хвостовая часть манжеты, выполненная в виде цилиндра, при этом промежуток между верхней и нижней частями манжеты выполнен гофрированным в продольном направлении с условным наружным диаметром меньшим, чем диаметр ствола скважины, а в рабочем положении его диаметр больше или равен диаметру ствола скважины.

2. Манжетный разобщитель пластов по п. 1, отличающийся тем, что условный диаметр воронки манжеты не превышает условный диаметр центратора по его центрирующим ребрам.

3. Манжетный разобщитель пластов по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала манжеты выбран набухающий в жидкости эластомер.

4. Манжетный разобщитель пластов по п. 3, отличающийся тем, что в качестве набухающего эластомера выбран водонабухающий полимер или нефтенабухающий каучук.

5. Манжетный разобщитель пластов по п. 3, отличающийся тем, что в качестве стопорных элементов выбраны клин или болт.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к трубным заанкеривающим системам, способу заанкеривания трубного элемента. Техническим результатом является повышение эффективности заанкеривания трубных изделий.

Группа изобретений относится к затрубным барьерам и скважинным системам, содержащим множество затрубных барьеров. Техническим результатом является повышение надежности работы затрубного барьера.

Группа изобретений относится к способу уплотнения скважинного инструмента, скважинному инструменту, системе уплотнения скважинного инструмента. Техническим результатом является улучшение работы при высоких давлении и температуре.

Группа изобретений относится к заканчиванию скважины. Технический результат – повышение эффективности заканчивания за счет его упрощения и сокращения сроков.

Группа изобретений относится к затрубным барьерам, скважинной системе, содержащей множество затрубных барьеров, способу разжимания затрубного барьера. Техническим результатом является повышение надежности работы затрубного барьера путем создания регулируемого давления в разжимной муфте.

Группа изобретений относится к системе затрубных барьеров и способу испытания скважины на герметичность под давлением с использованием системы. Техническим результатом является создание улучшенной системы затрубных пакеров, которая может быть испытана на протечку без одновременного нарушения герметичности.

Изобретение относится к пакерам с разбухающими материалами. Техническим результатом является создание надежной конструкции, исключающей вероятность ослабевания фиксации и прижатия пакера по истечении времени.

Изобретение относится к пакерам с разбухающими материалами. Техническим результатом является создание надежной конструкции, исключающей вероятность ослабевания фиксации и прижатия пакера по истечении времени.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при испытании и ремонте нефтяных и газовых скважин с установкой цементного моста.

Изобретение относится к пакеру с кабельным вводом. Техническим результатом является повышение надежности и функциональных способностей пакера.

Изобретение относится к способам гидродинамических исследований и изоляции зон поглощений в скважинах. Техническим результатом является расширение области применения в осложненных условиях, в наклонных и горизонтальных скважинах. Способ гидродинамических исследований и изоляции зон поглощений включает спуск на колонне труб пакера в скважину до заданной глубины, создание перепада давления закачкой жидкости, за счет которого поршень выводит плашки в рабочее положение до упора в стенки скважины, после чего, создавая на пакер осевое усилие вниз и сжимая уплотнительные элементы до прижатия к стенкам скважины, разобщают затрубное пространство с открытием снизу осевого отверстия, определение приемистости зоны поглощения ниже пакера, закачку выбранного по результатам исследований кольматирующего состава в зону поглощения. Для работы в осложненных условиях в наклонных и горизонтальных скважинах выше пакера на колонне труб устанавливают последовательно: седло клапана, тянущий гидродомкрат, якорь, размещенный выше гидродомкрата. После спуска колонны труб с оборудованием, закачки кольматирующего состава и технологической выдержки в скважину с устья в колонну труб бросают шар до посадки в седло клапана. Далее создают осевую нагрузку вверх для зарядки тянущего гидродомкрата, избыточное давление в колонне труб до фиксации якоря и последующего срабатывания гидродомкрата для срыва пакера. После этого давление в колонне труб сбрасывают и оборудование извлекают на поверхность. 1 ил.

Группа изобретений относится к трубе для установки в скважине и способу крепления трубчатого элемента. Техническим результатом является повышение надежности работы. Труба для установки в скважине и добычи целевой текучей среды, содержащая трубчатый элемент из металла, установленный посредством его обжатия на внешней поверхности трубы. На внутренней поверхности трубчатого элемента образована кольцевая канавка, в которой установлено металлическое крепежное кольцо или два расположенных рядом друг с другом крепежных кольца; при этом каждое крепежное кольцо выполнено с по меньшей мере частичной прорезью в поперечном направлении с выступающими фиксирующими элементами на внутренней опорной поверхности и с по меньшей мере одной наклонной поверхностью, образующей острый угол с опорной поверхностью. Профиль кольцевой канавки является, по существу, дополняющим по отношению к профилю кольца или пары колец, а глубина канавки меньше толщины кольца или колец. Выступающие элементы выполнены с возможностью по меньшей мере частичного внедрения в поверхность трубы при обжатии металлического элемента на трубе. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к способу формирования блокирующей пробки в скважине. Техническим результатом является создание разобщающей равномерной пробки непосредственно внутри скважины. Способ формирования блокирующей пробки в скважине включает размещение магнитного устройства на уровне требуемого расположения блокирующей пробки, активизацию магнитного поля магнитного устройства для формирования на стенках насосно-компрессорной трубы барьера из магнитных частиц. Магнитное устройство устанавливают по окружности вдоль внешней стенки насосно-компрессорной трубы и опускают ее в скважину. Далее создают магнитное поле и закачивают жидкое вещество, содержащее F2O4 с размером частиц 10-14 нм. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к трубной заанкеривающей системе и гнезду для трубной системы обработки. Техническим результатом является обеспечение улучшенного заанкеривания трубной системы. Трубная заанкеривающая система содержит переходную муфту, гнездо, первый элемент в форме усеченного конуса, трубные клинья, в рабочем состоянии связанные с первым элементом в форме усеченного конуса и радиально расширяющиеся для заанкеривающего соединения с конструкцией в ответ на продольное перемещение относительно поверхности в форме усеченного конуса первого элемента в форме усеченного конуса. Переходная муфта в рабочем состоянии связана с первым элементом в форме усеченного конуса, радиально расширяется для герметичного соединения с конструкцией в ответ на продольное перемещение относительно второго элемента в форме усеченного конуса. Второй элемент в форме усеченного конуса является извлекаемым после расширения переходной муфты. Переходная муфта при этом остается радиально расширенной для герметичного соединения с конструкцией. Гнездо в рабочем состоянии связано с первым элементом в форме усеченного конуса. Гнездо имеет поверхность, выполненную с возможностью герметичного соединения с пробкой, спускающейся на нее. Гнездо выполнено и установлено относительно переходной муфты так, чтобы обеспечивать поддержание радиально расширенной конфигурации переходной муфты под действием перепада давления, создаваемого на заблокированном пробкой гнезде. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх