ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГО ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН Российский патент 2005 года по МПК E21B23/06 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для селективной изоляции пластов при заканчивании нефтяных и газовых скважин.

Основным способом разобщения пластов в нефтяных скважинах является создание в затрубном пространстве ствола скважины взамен разрушенной при бурении естественной водоизолирующей перемычки искусственной, обычно представляющей собой оболочку из затвердевшего цементного камня (Гайворонский А.А., Цыбин А.А. Крепление скважин и разобщение пластов. - М.: Недра, 1981, стр.76). Однако цементный раствор при цементировании обсадной колонны проникает в продуктивный пласт, загрязняя его. Это, в свою очередь, ведет к снижению продуктивности пробуренной скважины.

Указанный недостаток устранен в известном устройстве для селективного заканчивания скважин, состоящем из корпуса пакерного модуля с цилиндрическим глухим штуцером и цилиндрического полого груза, спускаемого в эксплуатационную колонну на геофизическом кабеле. (Патент США № 5203412, МКИ Е 21 В 23/04, 06.06.1991 г. (прототип)).

Инструмент содержит в своем составе 2 пакерных модуля с резиновыми пакерами, которые срабатывают при подаче под давлением бурового раствора через отверстие, выходящее во внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны и в исходном положении закрытым срезаемым глухим штуцером.

Срез глухих штуцеров производится при ударе спускаемого цилиндрического полого груза, закрепленного на геофизическом кабеле.

Главным недостатком известного устройства является невысокая надежность его работы, связанная с возможностью застревания протяженного груза в углах изгиба эксплуатационной колонны, а также возможностью заклинки груза при его обратном подъеме срезанными глухими штуцерами, проникающими в верхнюю часть груза и попадающими в зазор между эксплуатационной колонной и грузом.

Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства.

Указанная задача решается тем, что в инструменте для заканчивания скважин, включающем корпус, пакерный модуль с глухим штуцером и цилиндрический полый груз, спускаемый в эксплуатационную колонну на геофизическом кабеле, согласно изобретению наружная поверхность глухого штуцера выполнена шарообразной формы, цилиндрический полый груз состоит из составных частей, соединенных между собой с помощью карданных шарниров, на нижней торцовой части полого груза установлена мембрана с отверстиями, при этом диаметр шаровой поверхности глухого штуцера больше диаметра отверстий в мембране и зазора между внутренним диаметром эксплуатационной колонны и наружным диаметром цилиндрического полого груза, а длина каждой составной части груза определяется зависимостью L≤2(D-d)tgα/2,

где L - длина каждой составной части груза,

D - внутренний диаметр эксплуатационной колонны,

d - наружный диаметр груза,

α - максимальный угол изгиба эксплуатационной колонны.

Такая конструкция срезаемого глухого штуцера и составного груза позволяет исключить аварийные ситуации при проведении операции по раскрытию пакеров и значительно повысить надежность работы инструмента.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, на фиг.2 - схема, поясняющая выбор оптимальной длины каждой составной части цилиндрического полого груза.

Устройство состоит из корпуса 1, на котором расположены пакерный модуль 2 и глухой штуцер 3. Наружная поверхность глухого штуцера 3 выполнена шарообразной формы.

Цилиндрический полый груз 4 состоит из составных частей, соединенных между собой карданными шарнирами 5. Груз 4 спускается в скважину на геофизическом кабеле 6.

На нижней торцовой части полого груза 4 установлена мембрана 7 с отверстиями 8. Диаметр d шаровой поверхности глухого штуцера 3 больше диаметра отверстий 8 в мембране 7 и больше зазора между внутренним диаметром D эксплуатационной колонны и наружным диаметром d, цилиндрического полого груза 4.

Длина каждой составной части полого груза 4 определяется зависимостью L≤ 2(D-d)tgα/2,

где L - длина каждой составной части груза, см;

D - внутренний диаметр эксплуатационной колонны, см;

d - наружный диаметр груза, см;

α - максимальный угол изгиба эксплуатационной колонны, град.

Работает устройство следующим образом.

Корпус 1 устройства вместе с пакерным модулем 2 и штуцером 3 встраивается в эксплуатационную колонну и вместе с ней спускается в скважину. Для открытия отверстий в штуцере 3 и приведения пакеров в рабочее состояние в скважину на геофизическом кабеле 6 спускается полый груз 4. Под давлением груза 4 происходит срез штуцера 3 и открытие отверстий в подпакерную зону. Под действием давления жидкости в эксплуатационной колонне происходит запакеровка затрубного пространства пакерами модуля 2.

По завершению этой операции полый груз 4 поднимается на дневную поверхность. Выполнение наружной поверхности штуцера 3 шарообразной формы позволит исключить аварийные ситуации при проведении операции по раскрытию пакеров.

В связи с тем что диаметр шаровой поверхности глухого штуцера 3 больше диаметра отверстий 8 в мембране 7 и больше зазора между внутренним диаметром эксплуатационной колонны и наружным диаметром цилиндрического полого груза, исключаются аварийные ситуации, связанные с попаданием срезанных глухих штуцеров в полый груз и зазор между эксплуатационной колонной и полым грузом.

Выполнение полого груза из составных частей, а длины каждой составной части полого груза в соответствии с зависимостью L≤2(D-d)tgα/2 позволит устранить заклинки полого груза при его спуске и подъеме из скважины (фиг.2).

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для селективной изоляции пластов при заканчивании нефтяных и газовых скважин. Позволяет повысить надежность работы устройства. Инструмент для заканчивания скважин состоит из корпуса, пакерного модуля с глухим штуцером и цилиндрическим полым грузом, спускаемым в эксплуатационную колонну на геофизическом кабеле. Наружная поверхность глухого штуцера выполнена шарообразной формы, цилиндрический полый груз состоит из составных частей, соединенных между собой с помощью карданных шарниров, а на нижней торцовой части полого груза установлена мембрана с отверстиями. Диаметр d шаровой поверхности глухого штуцера больше диаметра отверстий в мембране и зазора между внутренним диаметром эксплуатационной колонны и наружным диаметром цилиндрического полого груза, а длина каждой составной части груза определяется зависимостью L≤2(D-d)tgα/2, где L - длина каждой составной части груза, см; D - внутренний диаметр эксплуатационной колонны, см; d - наружный диаметр груза, см; α - максимальный угол изгиба эксплуатационной колонны, град. 2 ил.

Инструмент для заканчивания скважин, включающий корпус, пакерный модуль с глухим штуцером и цилиндрический полый груз, спускаемый в эксплуатационную колонну на геофизическом кабеле, отличающийся тем, что наружная поверхность глухого штуцера выполнена шарообразной формы, цилиндрический полый груз состоит из составных частей, соединенных между собой с помощью карданных шарниров, а на нижней торцовой части полого груза установлена мембрана с отверстиями, при этом диаметр шаровой поверхности глухого штуцера больше диаметра отверстий в мембране и зазора между внутренним диаметром эксплуатационной колонны и наружным диаметром цилиндрического полого груза, а длина каждой составной части груза определяется зависимостью

L≤2(D-d)tgα/2,

где L - длина каждой составной части груза, см;

D - внутренний диаметр эксплуатационной колонны, см;

d - наружный диаметр груза, см;

α - максимальный угол изгиба эксплуатационной колонны, град.