Тампонажный снаряд для изоляции зон поглощения

 

Союэ Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ iii909l20 (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 08.07.80 (2I) 2953885/22-03 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 28.02. 82. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 02. 03. 82 (5I ) M. Кл.

E 2l В 33/13

1Ьеударстеенный комитет

СССР ао делам нзоеретеннй н еткрытнй (53) УЛ1(622. 245..42(088.8) (72) Авторы изобретения

Е.Ф. Яабашев, В.П. Иеркулов, О.И. Плетюхин и И.П. Тюрин

Государственный институт по проектированию и исследовательским работам в нефтяной промышленности Гипровостокнефть" (7I ) Заявитель (54) ТАМПОНАИНЫП СНАРЯД ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЗОН ПОГЛОЩЕНИЯ

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их тампонирования.

Известен тампонанный снаряд для изоляции зон поглощений, включающий корпус, эластичный контейнер с тампонажным материалом, поршень с толкателем и заглушку (1j.

Наиболее близким к предлагаемому является тампонажный снаряд для изоляции зон поглощения, включающий цилиндрический корпус, эластичный контейнер с сухим тампонажным материалом и размещенные в нижней части корпуса, срезную заглушку и ножи (21.

Недостатками известных устройств являются сильное уплотнение смеси при выдавливании контейнера и прижатие его к внутренней поверхности кор20 пуса, вызывающее увеличение силы трения с глубиной. Все это монет быть причиной практической невозможности работы устройства на больших глубинах.

Цель изобретения - повышение надежности работы снаряда за счет снижения усилий выдавливания эластичного контейнера из корпуса, а также уменьшение размывания тампонажного материала.

Поставленная цель достигается тем, что эластичный контейнер образует с заглушкой рабочую полость, а корпус выполнен с пазами, сообщающими рабочую полость с полостью над контейнером.

При этом устройство над эластичным контейнером снабжено регулирующим клапаном с периферийными отверстиями в его корпусе и патрубком в одном из этих отверстий для стравливания воздуха.

Кроме того, нижняя часть контейнера выполнена жесткой и из низкопрочного материала.

Причем пазы корпуса имеют в сечении форму трапеции с вершиной,обращенной внутрь корпуса.

3 90912

На фиг. 1 изображен тампонажный снаряд, общий вид; на фиг. 2 - разрез Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. l.

Устройство имеет цилиндрический корпус 1 с выполненными на его внутренней поверхности пазами 2, имеющими, например, в сечении форму трапеции, обращенной вершиной внутрь кор пуса. К образованным пазам 2 шлицами 3, также имеющими форму трапеции, по обращенной основанием внутрь корпуса прилегает своей наружной поверхностью эластичный контейнер 4, .наполненный тампонажным материа юм 5. нижняя часть контейнера 6 выполнена жесткой и из ниэкопрочного материала, например полиэтилена. Эта часть опирается на ребра 7, находящиеся на торцовой поверхности среэной заглушки 8, закрывающей нижнее отверстие корпуса 1. B нижней части корпуса расположены ножи 9 и срезаемые шпильки 10.. Между переводником 11 и эластичным контейнером 4 установлен регулирующий клапан, выполненный в виде поперечной перегородки 12 с осевым отверстием 13, перекрытым снизу запорным элементом 14. В корпусе регулирующего клапана перегородке 12 выполнены периферийные отверстия 15, в одном из которых размещен патрубок 16 для стравливания воздуха.

На нижней поверхности перегородки укреплена клапанная коробка 17, имеющая выходные окна 18. Запорный элемент 14 клапана перекрывает осевое отверстие 13 и удерживается в закрытом состоянии пружиной 19.

Часть naaos соединена с рабочей

40 полост ью, образованнои эласти чным контейнером 4 и срезной заглушкой 8, образуя сквозные пазы, остальные же с этой полостью не соединены и заканчи- . ваются несколько выше первых, образуя глухие пазы.

i5

Устройство работает следующим образом.

После спуска снаряда в скважину на заданную глубину включают насосную установку и по трубам подают.под давлением продавочную жидкость. Регулирующий клапан с поперечной перегородкой 12,закрытым клапаном) защищает верхнюю часть тонкой оболочки эластичного контейнера 4 от возможного повреждения потоком продавочной жидкости в начальный период ее подачи.

0 4

Внутренние полости корпуса 1 заполняются продавочной жидкостью через периферийные отверстия 15, сечение которых значительно меньше сечения переводника в самой узкой его части, расположенной над поперечной перегородкой и в несколько раз меньше сечения осевого отверстия 13 Отверстия 15 ограничивают поток жидкости, что предотвращает повреждение оболочки эластичного контейнера 4 и способствует равномерному заполнению пазов 2 и связанной с частью из них полости в основании корпуса 1.

При выполнении устройства оси периферийных отверстий 15, в отличие от схематически изображенных на фиг.1, следует располагать под углом, отличным от нормали к плоскости перегород ки 12, так, чтобы направить поток

1 продавочной жидкости на переводник 11. или корпус 1 для предохранения эластичного контейнера ". от воздействия этого потока.

Отвод воздуха, вытесняемого продавочной жидкостью и3 пустот корпу-. са 1, осуществляется через отверстие с патрубком 16, обеспечивающего раз-. ность уровней отверстий,а следовательно, и необходимый перепад давлений, способствующий выходу воздуха.

Затем жидкость заполняет рабочую полость, образованную нижней частью контейнера 4 и срезной заглушкой 8 по сквозным пазам 2. Сохранение размеров полости обеспечивают ребрами 7 и опирающейся на них жесткой вставкой 6, усиливающей основание контейнера 4. Наличие рабочей полости по зволяет в начальной стадии работы снаряда создать баланс давления продавочной жидкости на верхнюю часть и на основание контейнера 4. Это устраняет. передачу сдвигающего усилия на заглушку 8 через тампонажный материал 5, требующего больших затрат энергии, чем передача его через продавочную жидкость, обладающую значительно более высокой подви>нностью в сравнении с тампонажным материалом, и тем самым обеспечивается надежное срабатывание снаряда на данной стадии.

При превышении давления продавочной жидкости гидростатического давления столба жидкости в скважине в результате непосредственного воздействия давления на среэную заглушку 8 срезаются шпильки 10 и заглушка от6 личивающимся потоком продавочной жидкости, сожмется пружина 19 и запорный элемент 14 откроет отверстие 13,имеющее значительно большее сечение по сравнению с суммарным, сечением отверс" тий 15, что обеспечивает беспрепятственное поступление продавочной жидкости во внутреннюю полость корпуса 1, необходимого для выталкивания контейнера 4.

При выходе контейнера 4 из корпуса 1 его оболочка разрезается ножами 10, находящимися в основании корпуса 1, и тампонажный материал 5 попадает в зону поглощения. При полном выходе контейнера 4 иэ корпуса давление продавочной жидкости резко падает,это отмечается приборами, по сиг" налу которых выключают насосную установку. Вместе с тем при резком уменьшении давления продавочной жидкости пружина 19 разжимается и запорный элемент 14 перекрывает отверстие 1, что резко ограничивает поступление продавочной жидкости в скважину и предохраняет тампонажный материал от размывания, поскольку поступление продавочной жидкости через отверстия 15 ввиду их малого сечения незначительно и не оказывает существенного влия ния на процесс затворения тампонажного материала в скважине. После отключения насосов производят подъем тампонажного снаряда иэ скважины.

Достигнутое повышение надежности в предлагаемом устройстве позволяет сократить затраты времени на ликвидацию катастрофических поглощений каналами в стенках скважины, упростить и удешевить обслуживание устройства, поскольку в нем нет подвижных герметичных уплотнений, а также использовать менее мощные, а, следовательно,,и более экономичные насосные установки. Это позволяет экономить ежегодно до 3-4 млн. руб., выделяемых на борьбу с ликвидацией поглощений.

Формула изобретения

1. Тампонажный снаряд для изоля-. ции эон поглощее4я, включающий цилиндрический корпус, эластичный контейнер с тампонажным материалом и размещенные в нижней части корпуса срезную заглушку и ножи, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности работы снаряда за счет сни5 909120 деляется от корпуса 1, открывая выход контейнеру 4 из корпуса снаряда.

В результате этого на основание контейнера 4 действует давление столба жидкости в скважине, а на его верх- нюю часть -. преобладающее давление продавочной жидкости, передаваемое через тампонажный материал 5 равномерно во все стороны. Одновременно через жидкость, находящуюся в глухих па о зах, это давление передается на участки наружной поверхности контейнера 4, расположенные против этих пазов, и компенсирует давление внутри контеинера 4 ° В результате такой компенсации образуется жидкостная опора для контейнера 4 и реализуется режим жидкостного трения, для которого коэффициент трения более чем на порядок меньше коэффициента сухого трения оболочки о стенки корпуса. Помимо этого эа счет малого расстояния между соседними пазами 2, в сравнении с их длиной, и, учитывая равенство ,давлений продавочной жидкости в па- и эах 2 и давления, оказываемого на верхнюю часть оболочки контейнера 4, продавочная жидкость легко попадает по имеющимся неплотностям к трущимся поверхностям, образованным пазами 2, зо . и соприкасающейся с ними поверхностью контейнера 4. При этом продавочная жидкость выполняет роль смазки для укаэанных поверхностей, реализуется режим полужидкостного трения с коэффициентом трения в два-три раза меньше коэффициента сухого трения. В результате общий коэффициент полученных режимов трения в несколько раэ мень" ше коэффициента сухого трения, что обеспечивает пропорциональное снижение силы трения между оболочкой контейнера и внутренней поверхности корпуса 1, а следовательно, значительно уменьшает влияние глубины погружения 4 снаряда на сопротивление выталкиванию оболочки контейнера 4 с тампонажным материалом 5, что увеличивает надежность работы снаряда и при больших глубинах погружения.

При выталкивании контейнера 4 расход продавочной жидкости, обусловленный быстрым увеличением внутреннего объема корпуса 1, резко возрастает.

Поскольку гидродинаьмческое сопротив- ление, оказываемое потоку продавочной жидкости отверстиями 15 велико ввиду их малого сечения,то под воздействием давления, оказываемого увеФ

7 9091? 0 8 жения усилий выдавливания эластично- 3. Снарядпоп. 1, отли чаюго контейнера, последний образует с шийся тем, что, нижняя часть заглушкой рабочую полость, а корпус контейнера выполнена жесткой и из выполнен с пазами, сообщающими рабо- низкопрочного материала. чую полость с полостью над контейне- у 4. Снаряд по и. 1, о т л и ч а юром. шийся тем, что пазы корпуса имеСнаряд по и. 1, о т л и ч а ю- ют в сечении форму трапеции с вершишийся тем, что, с целью умень- ной, обращенной внутрь корпуса, щения размывания тампонажного матери- Источники информации, ала, устройство над эластичным кон- 1в принятые во внимание при экспертизе тейнером снабжено регулирующим клапа- 1. Авторское свидетельство СССР ном с периферийными отверстиями в "" 371339, кл. Е 21 0 33/14, его корпусе и патрубком в одном из 2. Авторское свидетельство СССР этих отверстий для стравливания воз- 658262, кл. E 21 В 33/138, 1977 духа. прототип).

М-А

ФР2. 2

ВНИИПИ Заказ 797/43

Тираж 624 Подписное илиал атент г. Ужгород, ул. Проектная, 4