УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН Российский патент 1997 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при цементировании эксплуатационных обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах.

Известно устройство для изоляции продуктивного пласта, представляющее собой комплекс надувных пакеров, установленных на обоих концах корпуса, охватывающего с зазором обсадную колонну и образующего с ней кольцевой перепускной канал [1]
Однако это устройство не обеспечивает необходимой изоляции пласта от близлежащих водоносных горизонтов и не обладает достаточной проходимостью в стволах наклонных скважин.

Наиболее близким к изобретению является устройство для селективной изоляции продуктивного пласта, включающее две концентрично с зазором расположенные трубы с пакерующими узлами по концам и приводом раскрытия пакеров, представляющем собой кольцевой цилиндр, установленный на внешней стороне внутренней трубы, и кольцевой клин поршень, размещенный в полости между кольцевым цилиндром и внутренней трубой [2] причем кольцевое сечение канала для прохождения цементного раствора составляет 7-30% кольцевого сечения между стенками скважины и обсадной колонной.

Однако известное устройство имеет ряд недостатков, главным из которых является опасность водоперетока через цементный камень в процессе эксплуатации скважины, что снижает нефтеотдачу пласта. Объясняется это следующим. Канал для прохождения цементного раствора в известном устройстве выполнен в виде кольцевого пространства между двумя концентрично расположенными трубами. В процессе перфорации целостность цементного камня, образующегося в этом кольцевом пространстве, нарушается, образуются трещины, которые и обусловливают гидравлическую связь между выше- и нижележащими водоносными и нефтяным пластами.

Кроме того, конструкция "труба в трубе" сложна в изготовлении и обладает большой металлоемкостью.

Цель изобретения создание устройства, несложного в изготовлении и обладающего небольшой металлоемкостью, а главное исключающего водоперетоки между водоносным и нефтяным пластами.

Это достигается с помощью предлагаемого устройства для заканчивания скважин, включающего корпус с пакерующими узлами по концам, привод раскрытия пакеров в виде кольцевого цилиндра, установленного на корпусе, поршня-клина, размещенного в полости между корпусом и кольцевым цилиндром, и каналы для прохождения растворов, отличающегося тем, что в промежутке между пакерующими узлами каналы для прохождения растворов выполнены в виде труб, прилегающих к корпусу, общее сечение которых составляет по меньшей мере 20% сечения кольцевого пространства между стенками скважины и обсадной колонной, с выполненными между указанными трубами перфорационными отверстиями, закрытыми кислоторастворимыми заглушками.

Целесообразно диаметр труб выбран таким, чтобы общий диаметр корпуса с трубами не привышал диаметра устройства в месте расположения пакерующего узла.

Предлагаемая форма выполнения каналов для прохождения растворов позволяет после цементирования скважины провести перфорацию колонны без разрушения цементного камня. Но даже в случае нарушения целостности цементного камня, например, в случае некачественного цементирования, он надежно изолирован от контакта с нефтеносным пластом с помощью каналов труб и водопереток, который в этом случае может иметь место, никак не отразиться на показателях нефтеотдачи пласта в процессе эксплуатации скважины.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, подготовленное к спуску в скважину; на фиг. 2 нижний пакерующий узел 1 в рабочем положении на фиг. 1; на фиг. 3 поперечное сечение устройства.

Устройство устанавливается на колонне обсадных эксплутационных труб и состоит из корпуса 1 с пакерующими узлами по концам корпуса, содержащими изолирующие элементы 2, выполненные из спаренных резиновых манжет с клином 3 между ними. Привод раскрытия изолирующих элементов содержит установленный на корпусе 1 кольцевой цилиндр 4 и поршень-клин 5 с отверстием 6, размещенный в полости 7 между кольцевым цилиндром 4 и корпусом 1. Поршень-клин зафиксирован с помощью тарированных штифтов 8, полость 7, в которой он размещен, сообщена с внутритрубным пространством посредством отверстий 9. Изолирующие элементы 2 закрыты предохранительным кожухом 10, укрепленным винтами 11 с одной стороны к упорному кольцу 12, а с другой к поршень-клину 5. Каналы 13 для прохождения растворов образованы швеллерами 14, приваренными к корпусу 1 устройства. Hа уровне упорного кольца 12 каналы 13 переходят в кольцевой зазор 15 между корпусом 1 и изолирующими элементами 2. Между швеллерами 14 в корпусе 1 выполнены отверстия 16, оснащенные втулками 17, снабженными магниевыми заглушками 18.

Устройство работает следующим образом.

После спуска обсадной колонны, в компоновку которой входит предлагаемое устройство, его устанавливают таким образом, чтобы пакерующие узлы с изолирующими элементами 2 и приводом их раскрытия находились под подошвой и над кровлей пласта. Далее в колонну производят нагнетание промывочной жидкости для очистки ствола скважины, а затем цементный раствор, отделенный от промывочной жидкости специальной пробкой с разрывной мембраной. При посадке пробки на "стоп-кольцо" (не показано) в колонне поднимается давление до 4,0-5,0 МПа, цементный раствор, проходя отверстие 9, попадает в полость и давит на поршень-клин 5. При этом происходит разрыв тарированных штифтов 8, поршень-клин 5 перемещается и распирает изолирующие элементы 2 до упора на стенки скважины. Кожух 10 при этом деформируется и разрывается, происходит изоляция пласта. После дальнейшего до 6,0-8,0 МПа повышения давления внутри обсадной колонны мембрана пробки разрушается и цементный раствор нагнетается в затрубное пространство под подошвой пласта, а затем через отверстие 6 поршень клинка 5 кольцевой зазор 15 нижнего пакерующего узла и каналы 13 поступает через аналогичные зазор и отверстие верхнего пакерующего узла в затрубное пространство над кровлей пласта, минуя сам пласт. Таким образом происходит изоляция пласта. Далее после процесса ожидания затвердевания цемента в эксплутационную колонну труб спускают насосно компрессорные трубы и закачивают 15%-ный раствор соляной кислоты. По истечении 1,5-2,0 ч магниевые заглушки 18 растворяются и открытый незацементированный нефтяной пласт полностью по своей мощности сообщается с внутритрубным пространством.

Предлагаемое устройство позволяет полностью устранить опасность водоперетоков через цементный камень при освоении и в процессе эксплуатации скважины, что приводит к повышению нефтеотдачи пласта в 1,5-2,0 раза.

Кроме того, устройство обладает меньшей металлоемкостью по сравнению с аналогичными, а также более простой технологией изготовления. Гарантирует безаварийный спуск устройства в наклонно направленных скважинах.

Использование: в нефтегазодобывающей промышленности при цементировании эксплутационных обсадных колонн. Обеспечивает исключение водоперетока между водоносным и нефтяным пластами и уменьшение металлоемкости. Сущность изобретения: устройство включает корпус с пакерующими узлами по концам, привод раскрытия пакеров и каналы для прохождения раствором. Эти каналы выполнены в виде продольных труб. Они прилегают к корпусу. Между трубами выполнены перфорационные отверстия, они закрыты кислоторастворимыми заглушками. Общее сечение продольных труб составляет по меньшей мере 20% сечения кольцевого пространства между стенками скважины и обсадной колонной. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для заканчивания скважин, включающее корпус с пакерующими узлами по концам, привод раскрытия пакеров в виде кольцевого цилиндра, установленного на корпусе, и поршня-клина, размещенного в полости между корпусом и кольцевым цилиндром, каналы для прохождения растворов, отличающееся тем, что между пакерующими узлами каналы для прохождения растворов выполнены в виде прилегающих к корпусу продольных труб, общее сечение которых составляет по меньшей мере 20% сечения кольцевого пространства между стенками скважины и обсадной колонной с выполненными между указанными трубами перфорационными отверстиями, закрытыми кислото-растворимыми заглушками. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что габаритные размеры продольных труб выбраны с таким расчетом, чтобы общий диаметр корпуса с трубами не превышал диаметра пакерующего узла.