ЖЕЛОНКА ЦЕМЕНТИРОВОЧНАЯ Российский патент 2013 года по МПК E21B27/02 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при проведении строительных и ремонтных работ в скважине, в частности, для установки разделительных мостов при изоляции продуктивных горизонтов и участков ствола скважины друг от друга.

На промыслах США применяют цементировочную желонку «Grant», она состоит из корпуса-контейнера, в верхней части которого имеются загрузочные окна. Снизу корпус закрыт пластмассовым диском, который удерживается запорным устройством (Харьков В.А. Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1969, стр.34-35).

Недостатком является невозможность цементирования скважины в заданном интервале на значительном расстоянии от забоя.

В качестве аналога выбрано устройство для ремонта нефтяных и газовых скважин (патент RU №2134769, МПК⁷ Е21В 29/10 от 07.10.1997), которое содержит контейнер для доставки цементного раствора на заданную глубину. Сверху контейнер закрыт крышкой для подсоединения к кабелю, а снизу заглушкой. Контейнер снабжен центраторами, устанавливаемыми в нижней и верхней частях контейнера, которые обеспечивают расположение контейнера вдоль оси эксплуатационной колонны. В верхней части установлен насос для заполнения цементным раствором через загрузочное окна в его стенке, а также для подачи промывочной жидкости через те же окна внутрь контейнера и создания необходимого давления на цементный раствор. В нижней части контейнера размещен перфоратор, причем стенки контейнера напротив перфоратора имеют разгрузочные окна, закрытые эластичной оболочкой. Устройство работает следующим образом. Опускают контейнер в скважину, по мере достижения заданной глубины начинают закачку промывочной жидкости в контейнер и продавливание цементного раствора.

При этом эластичная оболочка растягивается до плотного соприкосновения со стенкой эксплуатационной колонны. В этот момент включается перфоратор и пробивает отверстие через эластичную оболочку и стенку эксплуатационной колонны в цементное кольцо. Продолжают продавливание цементного раствора в образовавшийся баллон из эластичной оболочки и далее через перфорационные отверстия в цементное кольцо. Далее, если требуется расширить границы интервала цементирования, поднимают контейнер на устье, заменяют эластичную оболочку и повторяют все вышеописанные операции.

Недостатком данной конструкции является ненадежность системы отделения.

В качестве прототипа выбрана желонка для временной изоляции пласта (патент RU №2209930, МПК Е21В 27/02 от 05.06.2001. Способ временной изоляции пласта, материал и желонка для его осуществления), которая содержит полый цилиндрический корпус с окнами в верхней части, крышку, закрепляемую к корпусу на срезных элементах, головку для ввода кабеля-троса, решетку-рассеиватель, разделяющую полость корпуса на две камеры, верхнюю для размещения заряда с электровоспламенителем и нижнюю для размещения закупоривающего материала и заглушку, выполненную в виде эластичной мембраны сегментной формы, сферической поверхностью обращенной к крышке корпуса из того же материала, что и сгораемый закупоривающий материал, служащий в качестве донной части корпуса. Заглушка снабжена прочной полимерной нитью, связывающей ее с закупоривающим материалом. Окна предназначены для выхода газов при превышении допустимого давления в верхней камере желонки.

Недостатком данной конструкции является небольшой объем камеры желонки, что значительно снижает производительность работ. Наличие сгораемого закупоривающего материала, который состоит из горючего и окислителя, электровоспламенителя значительно повышает трудоемкость и экологическую опасность работ.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности действия, безопасности и надежности действия данного устройства.

Решение технической задачи достигается тем, что желонка, содержащая корпус с окнами, головку для ввода бронированного кабеля, закупоривающий материал, заглушку и взрывное устройство, дополнительно содержит наконечник, соединенный с корпусом посредством резьбы, наконечник имеет центральное сквозное отверстие, перекрываемое разрушаемым под действием взрыва стеклянным диском, на определенном расстоянии от которого установлен взрывной патрон, закрепленный относительно продольной оси желонки посредством крепежного устройства в виде крестовины, которая одновременно является токопроводящей частью электровзрывной цепи, причем технологическое отверстие под заглушку расположено в нижней боковой части корпуса, кроме того, желонка в нижней торцевой части имеет защитный кожух.

На фиг.1 представлена желонка цементировочная, которая содержит 1 - кабельный наконечник (головка для ввода бронированного кабеля, устройства спуска и подъема желонки); 2 - токоввод; 3 - корпус желонки; 4 - заливочное окно; 5 - провод от токоввода до взрывного патрона; 6 - взрывной патрон; 7 - крепежное устройство крепления взрывного патрона в виде крестовины, 8 - стеклянный диск; 9 - наконечник; 10 - сквозное центральное отверстие, 11 - технологическое отверстие для заглушки; 12 - защитный кожух, 13 - бронированная оплетка кабеля.

Желонка цементировочная предназначена для установки в обсаженной скважине цементного разобщающего моста, который позволяет вести различные скважинные операции с опорой инструмента на искусственный забой, включая кислотные обработки пласта. Оперативность и качество установки цементного разобщающего моста во многом зависит от технологичности, безопасности и надежности желонки.

Работа устройства

Стеклянный диск (8) устанавливают в наконечнике (9) на герметике, взрывной патрон (6) с проводом (5) закрепляют в посадочном гнезде крепежного устройства в виде крестовины (7). Через заливочное окно (4) заливают цементный раствор, соединяют токоввод (2) проводом (5) с взрывным патроном (6). Подсоединение кабельной головки к головке перфоратора производится в последний момент перед спуском желонки в скважину, при этом происходит массовое соединение бронированной оплетки кабеля (13) и корпуса желонки (3) с крестовиной (7). Спуск желонки производится со скоростью 2 м/с, со скоростью заряженного перфоратора.

Желонка работает следующим образом. Взрывной патрон (6) инициируется от специального прибора взрывного высокочастотного ПВВ-1. Взрывной патрон (6) установлен перпендикулярно стеклянному диску (8) на небольшом расстоянии, что обеспечивает полное разрушение стеклянного диска (8) и гарантирует полный выход цементного раствора высокой плотности из желонки. При взрыве патрона образуется ударная волна и происходит расширение газов, которые воздействуют на заглушку (деревянную пробку), вставленную в технологическое отверстие (11), выталкивая ее, а также одновременно разрыхляют цемент в нижней части желонки, уплотнившийся за время спуска желонки в скважину. Отсутствие механических запирающих устройств - клапанов, шиберов и задвижек - значительно упрощает работу устройства и обеспечивает высокую надежность его работы. При срабатывании взрывного патрона (6) энергия расширяющих газов, выбивая деревянную пробку, одновременно выбрасывает порцию цементного раствора через боковое технологическое (11) и центральное сквозное отверстие (10). Цементный раствор за счет большей плотности (скважинная жидкость 1,17-1,20 г/см³) вытекает через центральный сквозной канал наконечника и боковое отверстие. Защитный кожух (12), расположенный в нижней части желонки, защищает стеклянный диск (8) от несанкционированного разрушения при монтаже желонки на устье и во время спуска ее в скважину.

Стеклянный диск выполнен из толстого стекла, устойчивого к ударам, падению и механическим повреждениям, а также нагрузке, образующейся при спуске желонки в скважину. Обеспечивает надежное удержание цементного раствора в камере. В то же время гарантированно разрушается от взрывного патрона, расположенного на определенном расстоянии, не оставляя крупных осколков.

Крестовина - специальное металлическое устройство для размещения взрывного патрона с регулируемыми лапками крепления, которые обеспечивают надежное позиционирование в корпусе желонки с любым внутренним диаметром и электрическую связь корпуса патрона с корпусом желонки.

Так как полость желонки не разделена, то она имеет большую емкость, объемом не менее 25 литров, по сравнению с прототипом, что позволяет значительно увеличить количество доставляемого цементного раствора, тем самым значительно сократить количество спусков желонки в скважину, сэкономить материальные и финансовые средства.

В качество взрывного патрона используют ПГН-150, который гарантирует безопасность работы с данным устройством. Данный патрон срабатывает только от высокочастотного прибора ПВВ-1 и импульса тока частотой 15 кГц.

Данное устройство используется многократно. При каждом использовании желонки в наконечнике устанавливается новый стеклянный диск, в заливочное окно заливается цементный раствор плотностью (р=1,4…1,6 г/см³).

Технико-экономическое преимущество предлагаемого технического решения заключается в следующем.

Изобретение обеспечивает повышение эффективности проводимых работ по созданию цементного разобщающего моста, который позволяет вести различные скважинные операции. Данное устройство просто в обращении, использование данного устройства обеспечивает высокое качество, безопасность и экономичность проводимых работ.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при проведении строительных и ремонтных работ в скважине. Решение поставленной технической задачи достигается тем, что желонка содержит корпус с окнами, головку для ввода бронированного кабеля, закупоривающий материал, заглушку и взрывное устройство дополнительно содержит наконечник. Наконечник соединен с корпусом посредством резьбы, он имеет центральное сквозное отверстие, которое перекрывается разрушаемым под действием взрыва стеклянным диском. На определенном расстоянии от диска установлен взрывной патрон. Патрон закреплен относительно продольной оси желонки посредством крепежного устройства в виде крестовины, которая одновременно является токопроводящей частью электровзрывной цепи. Технологическое отверстие под заглушку расположено в нижней боковой части корпуса. Желонка в нижней торцевой части снабжена защитным кожухом. Изобретение обеспечивает повышение эффективности проводимых работ по созданию цементного разобщающего моста, который позволяет вести различные скважинные операции. Данное устройство просто в обращении, использование данного устройства обеспечивает высокое качество, безопасность и экономичность проводимых работ. 1 ил.

Желонка цементировочная, содержащая корпус с окнами, головку для ввода бронированного кабеля, закупоривающий материал, заглушку и взрывное устройство, отличающаяся тем, что дополнительно содержит наконечник, соединенный с корпусом посредством резьбы, наконечник имеет центральное сквозное отверстие, перекрываемое разрушаемым под действием взрыва стеклянным диском, на определенном расстоянии от которого установлен взрывной патрон, закрепленный относительно продольной оси желонки, посредством крепежного устройства в виде крестовины, которая одновременно является токопроводящей частью электровзрывной цепи, причем технологическое отверстие под заглушку расположено в нижней боковой части корпуса, кроме того, желонка имеет защитный кожух.